V型内置式永磁同步电机空载气隙磁场解析计算

针对V型内置式永磁电机气隙磁场解析计算问题,提出一种新的V型内置式永磁同步电机空载气隙磁场的解析计算模型。在二维精确子域方法基础上,提出5条等效关键准则,用等效解析永磁体电机模型代替初始的V型永磁体电机模型。等效解析模型划分为定子槽、定子槽槽口、气隙、扇形和环形5个求解域。在定子槽、定子槽槽口和气隙区域建立拉普拉斯方程,在扇形和环形区域建立泊松方程。用分离变量法求解各区域的矢量磁位表达式,根据各个求解域的边界条件和交界条件求出矢量磁位表达式中的谐波系数。对等效解析模型计算结果与V型内置式永磁同步电机的有限元法仿真结果进行比较,误差仅为0.97%,验证了等效准则建立的解析计算模型计算V型内置式永磁同步电机空载气隙磁场的有效性。

永磁无刷直流电机空载气隙磁场和绕组反电势的解析计算

该文利用许-克变换构造了考虑齿槽效应的气隙相对比磁导函数,该气隙相对比磁导函数反映了齿槽效应对气隙磁场分布的影响,且这种影响的程度随气隙中的径向位置而变化。在忽略铁心饱和的情况下,结合偏微分方程的解析算法,提出了一种考虑齿槽效应的永磁无刷直流电机空载气隙磁场分布和相绕组反电动势的解析计算方法。计算结果与二维有限元计算结果对比,其计算波形和大小吻合很好。证明此方法是正确的、可靠的,为永磁无刷直流电机优化设计和性能分析提供了基本分析手段。

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。

轴向磁通永磁电机空载气隙磁场建模分析

针对轴向磁通永磁电机有限元仿真较为耗时的问题,建立了轴向磁通永磁电机空载气隙磁场解析模型。提出通过建立虚拟等效直线电机模型用以计算气隙磁场端部效应修正函数,使得空载气隙磁场模型得以整体解析化。给出了气隙磁导函数相应的替代函数,并对此替代函数进行了傅里叶级数转换,使空载气隙磁场函数具有形式上统一的解析表达式,便于计算机编程实现。对空载气隙磁密、空载反电动势和齿槽转矩进行了解析计算,与有限元计算结果对比,验证了该文所建立的空载气隙磁场模型的正确性和可行性,可以作为轴向磁通永磁电机设计人员参考使用。

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。

永磁同步电动机空载气隙永磁磁密波形优化

对内置式磁体结构永磁同步电动机的空载气隙永磁磁密波形进行了分析研究,提出采用不均匀气隙方法改善其波形分布,并采用模拟退火算法进行优化设计。电磁场的数值计算及实测结果表明,通过优化偏心设计,永磁同步电动机的空载气隙磁密波形得到了很好的改善。

无轴承交替极永磁电机空载气隙磁场全局解析模型

建立交替极永磁转子全局解析模型,求解无轴承交替极永磁电机空载气隙磁场,求解区域划分为气隙区域、永磁体区域和槽区域。利用各子区域之间的边界条件求解拉普拉斯方程和泊松方程,通过矢量磁位求得气隙磁通密度表达式。气隙磁通密度和感应电动势波形的解析计算结果与有限元分析结果相比较,验证了全局解析模型的正确性和有效性。

计及定子开槽的插入式永磁电机转子偏心空载气隙磁场全局解析迭代模型

采用解析迭代法研究定子开槽插入式永磁电机转子偏心气隙磁场全局模型。首先采用摄动法计算无槽定子、转子偏心气隙磁场;接着,利用以上结果给出定子开槽区域的边界条件,计算定子开槽后的气隙磁场;然后获得定子开槽后的边界条件,再次计算。经过多次迭代得到最终气隙磁场分布。本模型能够方便地计算各种偏心情况下电机的磁场分布。将本模型计算的气隙磁通密度分布、偏心力和齿槽转矩与有限元模型比较,结果吻合,表明了该全局解析模型的正确性和有效性。

考虑磁钢磁化方式的永磁电机空载气隙磁场性能分析

针对磁钢磁化方式影响永磁电机空载气隙磁场性能的问题,建立了永磁电机空载气隙磁场的解析模型.通过对磁钢的两种充磁方式的分析,即径向充磁和两段式Halbach充磁,获得了永磁电机空载气隙磁密径向分量和切向分量的计算方法.选用一台1极12槽永磁有刷直流电机作为对象,利用解析模型计算了空载气隙磁密,通过与有限元仿真结果对比,验证了解析计算结果的正确性.在此基础上,计算了两种充磁方式下的空载气隙磁场径向磁密畸变率,结果显示:永磁有刷直流电机采用两段式Halbach充磁的畸变率明显低于径向充磁.同时,分析了极弧系数、磁钢厚度、极对数、槽口宽与径向磁密畸变率之间的关系,为永磁电机的初始设计提供了参考依据.

表面磁钢永磁无刷电机空载气隙磁场半解析法研究

提出了一种半解析法用于计算表面磁钢永磁无刷电机的气隙磁场。它将解析法与有限差分法相结合,求得定子开槽时气隙磁密的切向和径向分量,其结果符合实际情况。计算结果与有限元数值分析比较,证明了该方法的有效性和正确性。该方法计算方便、速度快,适合用于优化设计。

盘式电机气隙漏磁与空载气隙磁密的解析计算

针对在盘式永磁电机的初始分析与优化设计阶段,使用有限元方法计算漏磁系数与气隙磁密时需要耗费大量的建模及计算时间这一问题,对该种电机的磁路进行了分析,建立了该种电机的等效磁网络模型,并计算出模型中的各种等效磁阻,得到了该种电机漏磁系数的解析表达式。利用二分法优化计算,求出该种电机气隙磁场端部效应修正函数,端部效应修正函数适用于不同尺寸、不同极槽配合、不同结构类型的轴向磁场盘式永磁电机。解析计算出该种电机24个槽距下的相对气隙磁导函数,并在平均半径处建立了考虑齿槽效应的空载气隙磁密解析模型。最后,将解析计算结果与有限元仿真的结果进行对比,数据吻合度高,验证了等效磁网络模型与空载气隙磁密解析模型的正确性。

多边形转子磁轭永磁同步电机空载气隙磁场解析计算

该文利用分区域方法对多边形转子磁轭永磁同步电机的空载气隙磁场进行了解析推导。该方法基于磁场连续性定理,将磁场的边界条件和交界条件相结合,在忽略磁饱和的条件下,利用不规则磁轭半径函数和偏心永磁体半径函数求解空载气隙磁场。将该方法的计算结果与有限元计算结果相对比,两者吻合较好,证明了该方法可以准确有效地计算多边形转子磁轭永磁同步电机的空载气隙磁场。

永磁同步电机转子偏心空载气隙磁场解析计算

转子偏心对永磁同步电动机的气隙磁密产生影响,进而影响电机的性能。为计算转子偏心时的空载气隙磁场,提出基于等效变换的解析计算方法。将转子偏心电机模型等效为定转子中心重合的理想模型,等效后电机模型永磁体剩磁按等效变换原则进行相应变换,变换后电机结构参数保持不变。将等效电机模型划分为永磁体、气隙、槽口和开槽4个不同子域,针对转子静偏心和动偏心两种不同情形,结合子域法给出等效后电机模型各子域内矢量磁位的具体解析表达式,进而求出转子偏心状态下电机的空载气隙磁场。选取两种不同电机为分析对象,通过与有限元仿真结果的对比分析,所提解析计算方法在计算空载气隙磁密的径向分量和切向分量时均具有较高的精确度,验证了该方法的有效性。

分数槽永磁同步直线电机空载气隙磁密解析

以分数槽永磁同步直线电机(FPMSLM)为研究对象,利用解析法推导其空载气隙磁场解析式,并用有限元法进行验证。推导了FPMSLM定转子整体耦合长度下的空载气隙磁场解析式。以2台分数槽永磁同步单元电机为例,同时用解析法和有限元法对其定转子不同相对位置下的空载气隙磁场进行计算,2种方法得出的空载气隙磁密波形具有良好的吻合性,验证了解析法计算FPMSLM空载气隙磁场的可行性,并为FPMSLM空载气隙磁场的优化提供理论支持。

基于双曲余切变换的Halbach阵列表贴式永磁电机转子偏心气隙磁场解析模型

精确计算气隙磁场是设计和分析永磁电机的关键。Halbach阵列永磁电机具有良好的转矩输出特性。转子偏心会对永磁电机产生不良影响,准确获得其偏心气隙磁场分布具有重要意义。采用双曲余切变换解析计算Halbach阵列表贴式永磁电机转子偏心气隙磁场。该文建立了Halbach阵列定子开槽、转子偏心永磁电机二维模型。将同心解析模型分为三类子区域,利用各区域边界条件求解拉普拉斯方程和泊松方程,通过矢量磁位求得同心气隙磁场,利用相对磁导函数对其进行修正,从而获得偏心空载气隙磁场,对其进行研究,并利用回归评价指标进行评估。不同偏心率下气隙磁通密度、不平衡磁拉力、齿槽转矩的解析结果同有限元结果吻合,验证了该文解析模型的有效性和正确性。

基于气隙磁密波形优化的永磁同步电机结构

为使永磁同步电机空载气隙磁密波形具有良好的正弦性,从其影响因素出发,对电机极弧系数、偏心距、气隙长度及磁极厚度进行了优化。建立了电机有限元仿真模型,对得到的气隙径向磁密波形进行谐波分析求取其正弦畸变率。利用正交试验得到算法所需样本空间,通过支持向量机算法求取目标函数,最后通过微粒群算法对其进行寻优,得到了一组优化后参数。仿真结果表明,优化后的电机空载气隙磁密波形得到了明显改善,验证了优化算法的可行性及准确性。

基于磁极分块的永磁电机气隙磁场解析计算

为了简便、精确地分析偏心削极表贴磁极的永磁电机空载气隙磁场,基于永磁体等效分块处理并结合子域模型提出一种磁场解析计算方法,解决了磁极不等厚与平行充磁问题。所用方法能考虑定子开槽影响与永磁体实际磁导率,且通过求解子域模型直接得到空载气隙磁密的基波与各次谐波分量。采用有限元法直接计算气隙磁场,解析法与有限元法计算的空载气隙磁密吻合,验证了解析方法的准确性。对一台九相永磁电机样机进行实验,所测空载感应电势与解析模型计算值较吻合,验证了所用分析方法的正确性。

磁力齿轮永磁同步电机齿槽转矩分析

针对磁力齿轮永磁同步电机转矩波动较大的问题,分析影响齿槽转矩的因素,提出了永磁体和调磁块的合理配置能有效抑制齿槽转矩的方法。首先,简述所设计电机的工作原理并给定初始参数。其次,采用解析法得出空载气隙磁密分布,并通过有限元仿真验证理论分析的正确性。最后,参考传统永磁电机削弱齿槽转矩方法,设计两种传动方案,研究永磁体极数和调磁块数的最小公倍数对齿槽转矩周期数的影响,表明增大最小公倍数可有效降低两个转子齿槽转矩幅值。

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。

车用双层内嵌式永磁电机转子磁极优化设计研究

针对双层内嵌式永磁(IPM)电机现有空载气隙磁密解析模型与实际波形存在误差的问题,根据电机空载磁力线分布情况,提出一种考虑气隙磁密极弧边缘效应的空载气隙磁密解析模型。该模型能进一步提升空载气隙磁密谐波计算精度,并通过与有限元分析(FEA)法和传统解析法进行对比,验证了模型的有效性。采用定子齿滤波系数和定子轭滤波系数分别描述定子齿磁密和定子轭磁密与气隙磁密的内在联系。根据铁心损耗公式,引入定子谐波铁耗表征系数,采用改进磁路模型,保证空载气隙磁密基波幅值不变,以电机谐波损耗为优化目标对转子磁极进行优化。采用有限元法对比基准电机和优化后的电机空载定子铁耗和负载工况下的电机性能,验证了优化结果的有效性。