应用数值解析结合法计算旋转电机磁场

采用数值解析结合法计算旋转电机的二维磁场,推导出计及电机极对数时的气隙磁场的解析表达式,并用矢量磁位相等的交界条件连接磁场的数值和解析方程。以一台永磁无刷电机的磁场计算为例,通过与有限元法的计算结果比较,验证了本文方法的正确性和有效性。

数值解析结合法提高电机磁场后处理计算精度

气隙磁场对电机的性能分析十分重要,但是气隙网格的存在使电机磁场后处理计算难以达到满意的精度。采用数值解析结合法计算旋转电机磁场,气隙内无网格,转子可以自由转动,能方便地计算电机感应电动势和电磁转矩,并能容易地找到齿槽定位转矩的最大值,计算精度也相应提高。计算了一台非均匀气隙各相解耦永磁同步电动机的感应电动势和齿槽定位转矩,电动势波形和实验波形取得很好的一致,证明了方法的正确性和有效性。

表面式永磁无刷电机电枢反应磁场半解析法

半解析法分析表面式永磁无刷电机电枢反应气隙磁场。求解区域分为气隙和槽形区域,气隙磁场用解析法求解,槽形区域用差分法计算。两区域含共有部分,共有部分的磁场计算结果可作为另一场域的边界条件。定子开槽以及槽内电流都能以实际情况表示,实例计算与有限元法计算结果吻合较好,计算值与测量值较为一致,证明了方法的正确性。

面贴式永磁力矩电机气隙主磁场解析数值分析法

为了准确计及定子开槽的影响,采用解析和数值相结合的方法计算面贴式永磁力矩电机的气隙磁场。场域划分为均匀气隙区域和扩展槽形区域,首先用解析法计算气隙区域内的矢量磁位;再用数值法求解槽域内的磁场。槽域扩展部分的边界条件由解析法获得,槽域内的永磁体等效成面电流;最后汇总各槽域计算结果得到开槽后整个气隙区域磁通密度分布。将开槽气隙磁场的波形和感应电动势的计算波形分别与有限元法计算结果和实测波形进行比较,一致性较好,证明了该方法的正确性和有效性。

分式线性变换下比磁导法在偏心式谐波磁力齿轮气隙磁场解析计算中的应用

偏心谐波磁力齿轮相比传统磁力齿轮具有高传动比下输出转矩密度大的特点,准确获得其气隙磁场分布是偏心谐波磁力齿轮设计及优化的关键。该文将分式线性变换与比磁导函数相结合,获得偏心谐波磁力齿轮气隙磁场的解析解。为克服切向磁导隐没的缺点,将极坐标系下的径向和切向比磁导计算转化为直角坐标系下的x、y方向的比磁导计算,由此修正未偏心的x、y方向的气隙磁场分量,然后根据叠加原理合成得到偏心谐波磁力齿轮气隙磁场分布。与有限元分析结果对比,解析法所得的气隙磁密、电磁转矩基本一致,验证了解析模型的有效性和合理性。

旋转电机磁场计算中转子的自由转动

电机磁场计算中转子的转动十分必要,转子移动时气隙网格将发生畸变影响计算精度。数值解析结合法将气隙磁场用解析法表示,气隙区域内没有网格,在根本上解决了转子转动引起气隙网格畸变的问题,实现了转子的自由旋转。

偏心式谐波磁力齿轮气隙磁场分式线性变换解析模型

采用分式线性变换法解析计算偏心式谐波磁力齿轮气隙磁场。将z平面的两个非同心圆变换成w平面的两个同心圆,给定两同心圆磁位差为1的边界条件,并求解两同心圆环形区域内的拉普拉斯方程。经反变换得到转子偏心时的气隙相对磁导函数,修正无偏心时定转子永磁产生的气隙磁场。根据叠加原理合成偏心情况下的定转子气隙磁场,从而获得气隙磁场径向和切向分量。利用麦克斯韦应力张量法计算谐波磁力齿轮的电磁转矩。通过与有限元法计算结果进行比较,验证了该文解析方法的正确性。

双边定子盘式永磁发电机初步设计及其性能分析

本文对一种双边为开槽定子的永磁盘式发电机的性能进行了分析.由于电机是轴向磁场,采用三维标量位有限元法计算电机的磁场.在磁场计算的基础上,用最小二乘曲线拟合等数值方法,求得电机的电势、电流等.

场路耦合时步法在直驱式永磁同步电机设计中的应用

文章采用有限元时步法设计直驱式永磁力矩电机,以场路耦合基本方程为依据,设计计算了电机空载和负载运行性能。在此基础上,研制了一台72 N.m样机。感应电动势、电流计算波形和实测结果均较为一致,验证了设计分析的正确性和有效性。

电压型逆变器供电三相异步电机瞬态过程仿真

本文分析了6阶梯波和脉宽调制两种电压型逆变器供电时异步电机的调速运行。异步电机采用相对定子静止的坐标系描述的数学模型。分别计算了电机带恒转矩负载和风机类负载时的运行状况。

表贴式永磁电机转子偏心空载气隙磁场解析

针对表贴式永磁电机转子偏心问题,建立了一种基于边界摄动法的静态偏心解析模型,采用矢量磁位推导偏心空载气隙磁场磁通密度解析表达式,解析模型中的偏心扰动量无量纲。磁通密度和不平衡磁拉力的解析结果与有限元分析结果相比较,证实了偏心模型的正确性和有效性。

表贴式永磁无刷电机直接解析计算方法

采用直接解析法计算表贴式永磁无刷电机空载气隙主磁场、齿槽转矩和反电动势。求解场域划分为气隙、永磁体和槽区域,三个子区域的拉普拉斯方程或泊松方程通过交界条件建立联系,然后采用解析法直接求解。计算中确切计及了实际槽深和槽间距离。开槽气隙主磁场、齿槽转矩和反电动势解析计算波形分别与二维有限元法计算结果和实验波形作比较,比较结果较为一致,证明了本文方法的正确性和有效性。

Halbach阵列同心式磁力齿轮磁场分析与优化设计

采用二维全局解析法计算Halbach阵列同心式磁力齿轮气隙磁场。求解场域划分为内外转子永磁体、内外两层气隙和调磁定子的槽形区域,3类子区域的拉普拉斯方程和泊松方程通过边界连续条件建立联系。得到内外两层气隙区域的矢量磁位磁通密度解析表达式,有利于方便、快速、精确地计算任意转子位置的电磁转矩。气隙磁场波形与二维有限元法计算波形较吻合。与径向充磁相比,Halbach阵列充磁方式所得转矩更大,且更接近正弦。运用Matlab优化工具箱中的遗传算法对Halbach阵列同心式磁力齿轮某些参数进行优化,试验结果表明计算值与测量值较为一致,证明了所提方法的正确性和有效性。

一种磁性齿轮传动装置

新型磁性齿轮传动装置属于磁场调制式磁力传动结构,具有转矩密度高、运行效率高的优点,有替代机械齿轮在清洁、低温和高空等环境中运行的潜力。该装置具有两层气隙,运行时少极数内转子和多极数外转子分别以不同转速不同转向旋转。由于内外转子转动步长不同、方向不同,采用纯有限元法计算时,必须随时根据转子的转动进行气隙内网格的处理,难度很大。使用数值解析结合法计算磁场,由于气隙区域无网格,内外转子实现了灵活转动。根据计算结果,可以获得气隙区域的磁通密度解析表达式,进行谐波分析,有利于方便、精确地计算电磁转矩。在理论分析和计算的基础上,设计和制造了样机,试验证明新型磁性齿轮传动装置具有高传动效率和高转矩密度。

定子开槽表贴式永磁电机转子偏心空载气隙磁场全局解析法

针对表贴式永磁电机定子开槽后的转子偏心空载气隙磁场解析问题,结合正则摄动理论建立其全局解析模型。将解析区域划分为永磁体、气隙和槽区域,通过各子区域之间的边界条件,求解拉普拉斯方程或泊松方程。叠加气隙磁密的零阶分量和一阶分量,得到偏心气隙磁场分布。解析解与有限元解的比较结果表明,气隙磁密、齿槽转矩和不平衡磁拉力计算准确,验证了解析模型的可靠性。所述解析方法计算快速准确,便于分析表贴式永磁电机转子偏心磁场。

Halbach阵列半闭口槽永磁电机全局解析法研究

Halbach阵列永磁电机具有出色的转矩输出性能,适用于高精度伺服系统。准确获得其磁场分布是Halbach阵列永磁电机设计及优化的关键。该文采用二维全局解析法分析Halbach阵列永磁电机气隙磁场,为了与实际电机槽型尺寸尽可能接近,定子槽区域划分为槽口和槽身区域。解析所得的气隙磁密、齿槽转矩、电磁转矩、磁链和反电动势波形以及绕组电感值,与有限元分析结果一致性较好,其中反电动势波形与试验测试波形趋势一致,验证了所提解析模型的合理性。

Halbach阵列同心式磁力齿轮参数分析与优化设计

直驱式同心式磁力齿轮在低速大转矩领域有广泛的应用前景。为获得较正弦分布气隙磁场,所用永磁体采用Halbach阵列充磁,用二维全局解析法计算同心式磁力齿轮磁场分布;分析了调磁环铁心宽度、调磁环高度及外转子轭部厚度等参数与磁力齿轮最大静态转矩之间的关系。磁场全局解析法计算结果与有限元分析结果一致性较好,验证了解析模型的正确性;根据参数分析结果,制作了一台内转子4对极、外转子17对极的Halbach阵列同心式磁力齿轮样机,样机试验结果表明,合理选择结构参数可以提高磁力齿轮的转矩密度,对磁力齿轮的设计提供一种有益参考。

考虑局部磁滞损耗的复合电机铁损耗计算

磁性齿轮复合电机无论是机械结构还是磁路结构,均比普通永磁同步电机复杂,如何高效准确地计算出铁损耗,对该类电机的设计与优化具有重要的意义。该文设计制造了一台磁性齿轮复合电机样机,并采用有限元时步法进行了详细计算。在此基础上,通过对每一个铁心单元的磁密变化进行分析,计算了该复合电机的铁损耗计算。在计算磁滞损耗时,应用通常用于机械应力应变迟滞计算的雨流计数法,快速统计出构成局部磁滞回环的峰谷点,从而计算出局部磁滞损耗。最后通过两个试验步骤,把电机的铁损耗从空载损耗中分离出来,所得的试验结果验证了所述方法的有效性。

基于摄动法的交替极永磁电机偏心磁场解析计算

应用摄动法求解交替极永磁电机偏心磁场问题,求解区域分为气隙和永磁体两部分,建立了这两部分的摄动方程,并给出了求解域的边界条件和方程的通解,利用边界条件确定了通解的待定系数,得到了偏心情况下交替极永磁电机气隙区域的磁场分布和偏心力。最后应用有限元进行了计算,结果表明该方法对于解决交替极永磁电机偏心磁场问题的正确性。

交替极永磁无轴承电机的直接悬浮力控制

通过借鉴永磁同步电机直接转矩控制(PMSM-DTC)的思想,将直接转矩控制的理论和方法应用到永磁型无轴承电机磁悬浮力的控制上去,提出了一种新颖的基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法的直接悬浮力控制算法,并在一台交替极无轴承永磁电机上进行了实验验证,结果表明该控制思想的正确性和有效性。