真空泵用屏蔽式永磁同步电机电磁场-温度场互相迭代计算方法

真空泵用屏蔽式永磁同步电机发热严重,因此在设计阶段准确预测其温度对于真空泵系统的安全稳定运行具有重要意义。针对当前电机电磁场-温度场双向耦合计算方法只能考虑温度对电机材料物理性质参数的影响,提出了一种电机电磁场-温度场互相迭代计算方法。该方法不仅能够考虑温度对电机损耗和永磁体磁性能的影响,还能够考虑温度对电机部件材料导热能力和散热能力的影响,使电机电磁场和温度场预测更加符合实际情况。以一台1.5 kW屏蔽式永磁同步电机作为研究对象,基于提出的方法对电机的电磁性能和温度特性进行分析,并将分析结果与电磁热双向耦合计算结果进行了对比。此外还利用提出的互相迭代法分析了环境温度对电机温升的影响。该研究不仅可以为屏蔽式永磁同步电机优化设计提供理论依据,还可以为其运行安全性和可靠性提供参考。

轴向磁场无铁心无刷永磁盘式电机的设计

介绍了轮用轴向磁场无铁心无刷永磁盘式电机的结构形式 ,探讨了这种新电机的设计特点 ,重点解决了电机主要尺寸确定和磁路分析计算问题 。

转子无铁心式直流永磁盘式电机的磁场和解析解分析与优化设计

本文分别采用有限元和近似解析方法对不同结构的转子无铁心式轴向磁场直流永磁盘式电机的磁场进行计算，并以漏磁系数和每极主磁通量为目标函数确定电机的最佳结构尺寸。在此基础上，以电机效率和输出功率为约束进行电机的电磁优化设计，进而设计出无铁心式最薄盘式转子。分析设计方法的实用性和可靠性已由产品抽样试验结果证实。

实心转子铁心式永磁游标电机涡流损耗抑制研究

针对实心转子铁心式永磁游标电机在运行过程中,转子铁心产生的涡流损耗远大于常规永磁电机的问题,对实心钢转子铁心中的涡流损耗产生机理进行了研究,并提出一种能够有效减小其涡流损耗的转子结构。首先,从永磁游标电机(VPM)的磁场特性和涡流损耗产生机理出发,对比了采用实心钢转子铁心的传统永磁电机和VPM电机,得出VPM电机具有更大的转子涡流损耗,并分析了其产生原因;随后,提出一种转子开槽的新型VPM电机结构,该结构可以在保证电机转矩基本不变的情况下,大幅减小转子涡流损耗;最后,通过三维有限元计算,验证了所提结构的有效性。结果表明:实心转子铁心式VPM电机的转子铁心涡流损耗是传统永磁电机的26.85倍;采用文中所提的电机结构,可以在输出转矩下降不到5%的情况下,转子涡流损耗减小达到67.2%。研究结果可为VPM电机的工业应用和推广提供参考。

表贴式永磁电机转子无铁心解析法磁场分析

在高效节能电机应用领域,电机铁心一般采用无导磁材料,即转子无铁心在电机设计时会优先考虑,但相关对其只是采用有限元法进行分析,而采用解析法分析却非常少见。针对表贴式永磁电机转子无铁心结构,通过建立电机空载场解析模型,分析表贴式永磁电机转子无铁心的充磁方式、气隙磁通密度、反电动势等参数,并利用有限元法对解析模型进行了相关验证。

轴向磁场无铁心永磁电机的永磁体结构优化及其涡流损耗削弱

对轴向磁场无铁心永磁电机的永磁体的尺寸进行优化,以提高转矩密度。首先,利用MAXWELL建模分析,对电机永磁体的利用进行优化。通过计算分析,结果显示电机在永磁体弧度为21.4°,厚度为9 mm时,单位体积所能产生的平均电磁转矩取得最大值115 N·m;其次,采用对电机永磁体分块的方法,降低永磁体涡流损耗,并确定出永磁体分为3块效果最佳;最后,为了降低转子涡流损耗,利用分此外采用电镀方式改进了铜屏蔽层的局限性,更大幅度降低了电机转子涡流损耗。

轴向磁场永磁盘式交流电机的设计方法

介绍了一种新型的轴向磁场永磁盘式交流电机,对这种电机的设计方法进行研究,重点讨论该种电机的空载工作点、感应电动势、电磁转矩及电磁功率等设计计算方法.

定子无铁心轴向磁场永磁电机的解析设计

对定子无铁心轴向磁场永磁电机而言,最准确的设计方法是三维有限元法,但该方法异常耗时。为解决这一问题,本文提出一种解析设计方法。首先推导出了定子无铁心轴向磁场永磁电机的空载磁场三维解析模型。在此基础上,使用绕组函数法推导出电机的反电动势波形解析式,根据绕组端部长度估算值等参数计算出电感、电阻,分析了电机的各项损耗并给出其各自的计算公式;然后根据电机等效电路推导了其稳态性能的表达式;最终使用该设计方法设计了三种不同功率级别、不同绕组形式的样机。样机试验测量结果与计算值相吻合,验证了设计方法的正确性。

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。

基于混合磁场解析法的磁极偏心型表贴式永磁同步电机空载特性分析

为了准确、快速优化表贴式永磁同步电机磁极形状,降低气隙磁通密度波形畸变率,该文针对磁极偏心结构表贴式永磁同步电机,提出一种非线性混合磁场解析方法。首先基于子域分析方法建立磁极偏心型表贴式永磁电机磁场解析模型,同时建立考虑定、转子铁心磁导率非线性变化的等效磁网络模型。根据铁磁材料的B-H曲线计算出任意时刻定、转子铁心相对磁导率的分布情况,通过迭代计算得到修正系数,用于考虑定、转子铁心磁阻对电机空载特性的影响,并基于该混合磁场解析模型对气隙磁通密度、反电动势进行计算分析。在此基础上对磁极尺寸参数进行优化设计,得到最优磁极结构参数。最后设计、制作一台8极36槽磁极偏心型表贴式永磁同步电机,通过有限元仿真和实验测试对该文所提出混合磁场解析法的准确性进行了验证。

背绕式定子绕组高速永磁电机三维端部区域电磁场分析与计算

以一台117kW、60000r/min背绕式定子绕组的高速永磁同步发电机为例,建立电机三维电磁场全域数学模型,给出了求解域内的基本假设及相应的边界条件;采用有限元法,计算了电机空载及额定负载状态下端部区域的磁密分布,并与部分实测数据进行了对比。同时,以气隙磁密为主要研究对象,定量分析气隙磁密在端部区域的变化情况,然后对发电机端面附近区域的转子护套、气隙、定子齿顶及定子轭部磁密径向分量和轴向分量进行分析,给出了磁密径向分量和轴向分量沿电机轴向的变化曲线。最后,对高速永磁同步发电机不同转速下背绕式定子绕组端部漏磁场进行计算,研究端部漏磁随转速的变化关系。得到了一些有益的结论,为深入研究高速永磁电机提供了理论依据。

考虑齿槽效应的表贴式永磁电机空载磁场建模

针对齿槽作用下的表贴式永磁电机空载磁场分布,提出了一种简化解析模型。该模型将等效磁路法和磁位解析法相结合,首先利用等效磁路法求得定子齿槽表面上的磁通密度分布,继而将其作为第二类边界条件之一,借助拉普拉斯方程和泊松方程获得一个磁极下电机磁场分布;通过剩余磁化强度修正函数,将该解拓展到整个电机范围。该解析模型充分考虑了齿槽效应对磁场的影响,求解过程简捷。经有限元仿真表明,对于内、外转子结构永磁电机,该解析模型均取得了较准确的磁场计算结果,为进一步研究电机反电动势和转矩特性提供了一种有效分析手段。

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。

盘式无铁心永磁同步电机矢量控制技术分析

盘式无铁心永磁同步电机的定、转子均为无铁心结构,在同等输出功率和转矩条件下,电机重量较轻,并具有过载能力强、无齿槽转矩、气隙磁场分布正弦性好、电枢反应小、参数线性等优点。作为电动机应用时,特别适合对电机体积有特殊要求且低速性能好、响应速度快、过载能力强的场合。同样,因为无铁心结构,电机定子绕组电感很小,很小的电感导致通以绕组内的电流不连续,从而产生电磁转矩脉动。该文提出一种电机外部串电感的方法,增大定子绕组回路的电感值,设计了基于转子磁场定向的盘式无铁心永磁同步电机调速驱动系统。仿真和实验结果证实了控制方法的有效性,电机转速平稳且无静差,超调量小;能够获得较大启动转矩,响应速度快。

带导磁套的表贴式永磁电机磁极结构优化研究

采用导磁套的表贴式磁极结构与传统表贴式永磁电机相比,能够改善气隙磁密波形正弦性低、反电动势谐波含量高,电机谐波损耗大等问题。文中选取电机的齿槽转矩、气隙磁密谐波畸变率、反电动势谐波畸变率和气隙磁密基波幅值为优化目标,选取极弧系数、磁钢厚度、气隙、导磁套厚度、槽口宽度为优化参数。利用有限元仿真软件和Taguchi多目标优化方法进行优化设计。研究表明,该结构具有减少齿槽转矩、提高气隙磁密基波赋值,降低谐波畸变率,改善气隙磁密波形和空载反电动势波形正弦度的作用。

定子无铁心轴向磁场永磁电机温度场分析

为分析定子无铁心轴向磁场永磁电机工作温度过高引起的电机运行性能降低的问题,对电机的温度分布进行了研究。利用多物理场有限元软件建立了电机电磁场和温度场3D有限元模型,求解了电机不同工况下和同种工况不同控制方式时的温度场分布。仿真结果分析了电机内部的温度分布规律及不同控制方式对电机温升的影响,并对定子无铁心轴向磁场永磁电机样机进行实验,实验结果验证了仿真的正确性,对指导电机高效运行及电机的优化设计具有意义重大。

表面式永磁电机气隙磁场分析

针对表面式永磁电机齿槽结构复杂,应用传统许克变换法很难精确计算电机磁场分布的问题,将表面式永磁电机气隙磁场分为定子绕组和永磁体产生的气隙磁场两部分。应用许克变换工具箱将电机不规则空气间隙转化为几何上简单区域,分析电机定子绕组产生的气隙磁场。将永磁体等效为线电流,借助许克变换工具箱分析永磁体产生的气隙磁场。将定子绕组和永磁体产生的气隙磁场叠加得到表面式永磁电机气隙磁场,将其计算结果与有限元仿真结果进行对比,得出利用许克变换来分析表面式永磁电机气隙磁场是准确的。

插入式永磁电机偏心空载磁场摄动解析模型

运用摄动解析法研究了插入式永磁电机转子偏心时的空载磁场分布。将求解模型分成气隙和永磁体两部分,建立了矢量磁位的摄动方程,对该方程截断近似,得到求解域的零阶和一阶拉普拉斯方程和泊松方程。给出方程的通解,以偏心率为摄动变量,推导了定子内径处的偏心边界条件,利用边界条件确定了通解的待定系数,得到了插入式永磁电机转子偏心空载磁场分布。应用麦克斯韦张量法计算永磁偏心力。将该模型和有限元法计算结果进行了对比,两者对照一致性较好。通过调整参数,该模型可以方便的计算不同转子位置和偏心距离下的磁场分布。

解析数值结合法在直驱轮毂式永磁无刷电机气隙磁场分析中的应用

该文用解析数值结合法分析直驱式外转子分数槽表面磁钢永磁无刷电机气隙磁场。将磁场求解范围划分为等效气隙区域和扩展槽区域,根据等效气隙区域磁位解析解得到开槽后扩展槽区域数值计算的第一类边界条件,永磁体等效成面电流密度,用四边形等参元法计算扩展槽区域磁场分布。电机转子转动,可计算任意气隙半径处磁密分布和任意角度的齿槽定位转矩。通过对计算结果的分析验证此方法在外转子表贴式电机气隙磁场计算中的正确性。