基于精确子域模型法的表贴式直线电机永磁体磁场解析

在永磁同步电机的设计工作中,磁场解析计算是一项十分重要的工作。为此,针对表贴式直线电机永磁体的磁场开展了解析建模工作。首先,将伪周期法与精确子域法相结合,求解出了在特定伪周期下的永磁体虚拟阵列的磁场分布解析式;其次,使伪周期趋近无穷,利用傅里叶级数与傅里叶变换之间的对应关系,求得单个永磁体的磁场分布解析式,并借助有限元方法仿真验证了其准确性;再次,利用永磁体的磁场分布解析式,推导了一类表贴式直线电机的永磁体阵列的磁场分布解析式,实现了对于表贴式直线电机磁场的精确刻画;最后,利用有限元方法仿真验证了准确性。

部分分段Halbach永磁同步电机优化设计

针对高功率密度的永磁同步电机齿槽转矩及永磁体涡流损耗大的问题,设计一种部分分段Halbach结构的表贴式永磁同步电机,永磁体采用Halbach充磁方式,每极分为三段,主磁极采用单侧部分分段,边界磁极与主磁极不等厚且不等宽。采用精确子域模型法,将求解域划分为永磁体、气隙、槽身和槽口四个区域,在二维极坐标下计算电机空载气隙磁通密度及齿槽转矩。建立10极12槽三维电机模型进行电磁仿真分析。结果表明,部分分段Halbach结构降低了永磁体涡流损耗、齿槽转矩及永磁体体积。同时,在有限元应力场中建立三维永磁同步电机求解模型,求得等效应力和总变形,确保部分分段结构永磁体的机械强度维持在允许范围内。

不等宽不等厚Halbach部分分段永磁同步电机电磁性能解析计算与优化分析

针对高功率密度的永磁同步电机电磁转矩波动和永磁体涡流损耗大的问题,提出一种Halbach部分分段结构,永磁体采用Halbach充磁方式,每极分为三段,主磁极采用单侧部分分段,边界磁极与主磁极不等厚且不等宽,并将其永磁体扩展为两种型式,即Hat型和T型。采用精确子域模型法,将求解域划分为槽身、槽口、气隙以及永磁体四个区域,在二维极坐标下计算电机负载气隙磁通密度分布和电磁转矩。建立10极12槽三维电机模型对Hat型、T型以及其他相关五种电机结构进行电磁仿真、分级优化以及对比分析,求出最优Hat型和T型结构。结果表明,Halbach部分分段结构可以降低永磁体涡流损耗、电磁转矩波动以及负载气隙磁通密度总谐波畸变率(THD),T型Halbach部分分段结构的电磁性能高于Hat型,而Hat型Halbach部分分段结构可以进一步减小永磁体体积,节约生产成本。同时,在有限元应力场中建立三维永磁同步电机求解模型,求得等效应力和总变形,确保Hat型和T型Halbach部分分段结构永磁体的机械强度都维持在允许范围内。

轨道交通列车永磁同步电机涡流损耗抑制措施研究

针对轨道交通列车PMSM(永磁同步电机)齿槽转矩和涡流损耗大的问题,提出了一种主磁极中心部分分段Halbach PMSM模型。在二维极坐标系下构建主磁极中心部分分段Halbach PMSM解析模型,并采用精确子域模型法,对该模型在空载、电流源激励及负载等工况下的气隙磁密和电磁转矩进行了计算。通过对10极12槽PMSM有限元模型的计算验证解析模型的正确性。将该有限元模型与另外8种结构的PMSM模型的各项电磁性能进行对比分析,并在有限元应力场中建立三维PMSM模型,通过计算得到PMSM的等效应力和总变形。结果表明,十字型主磁极部分分段Halbach PMSM模型能在保证其他指标较优的前提下,大幅度降低涡流损耗。