计及齿槽极间隔断Halbach型磁钢的PMSM气隙磁场解析分析

提出将分块式Halbach磁钢的单片磁钢角度与充磁夹角作为分析参数,并利用气隙复数磁导,获得基于这2个参数的计及定子齿槽的永磁同步电机气隙磁场解析模型;系统分析这2个参数对电机径向气隙磁密的影响,提出一种性能优于传统Halbach型磁钢的极间隔断Halbach型磁钢新方案;对比分析了任意定转子相对位置与不同定子槽口宽时,极间隔断Halbach与传统Halbach型磁钢对应的径向气隙磁密基波幅值与波形正弦性畸变率,验证了该极间隔断Halbach型磁钢的优越性;有限元分析验证了解析模型的正确性,并验证了解析模型参数分析结论的正确性。

极间隔断Halbach型磁钢的永磁同步电机气隙磁场解析计算及参数分析

提出将分块式Halbach型磁钢的单片磁钢角度与充磁夹角作为分析参数,获得基于这两个参数的永磁同步电机的气隙磁场解析模型;系统分析了磁钢厚度、单片磁钢角度与充磁夹角对气隙磁通密度的影响;提出一种性能优于传统Halbach型磁钢的极间隔断Halbach型磁钢新方案,以获得径向气隙磁通密度更高的基波幅值与更低的波形正弦性畸变率为目标,分析获得不同极对数下该类磁钢的优化设计方案。通过有限元分析验证了解析模型的正确性,并验证了合理设计的极间隔断Halbach型磁钢的优越性。

分块式Halbach型磁钢的永磁同步电机解析

基于复数气隙磁导,构建了考虑齿槽影响、分块式Halbach型磁钢的永磁同步电机(PMSM)的主磁场、电枢反应磁场、反电动势的解析模型,基于沿槽边Maxwell应力法构建了PMSM的齿槽转矩解析模型,以上几个解析模型考虑了极间隔断对分块式Halbach型磁钢PMSM磁场及性能的影响,通过有限元分析(FEA)与实验验证了解析模型的正确性与实用性。在对解析模型分析的基础上,提出一种性能优于传统分块式Halbach型磁钢的新方案,并通过FEA与实验的方法验证其优越性。

极间隔断Halbach型磁钢的永磁同步电机多目标优化设计

以降低加工难度与优化气隙磁通密度为目标,设计了表贴式极间隔断Halbach型磁钢的永磁同步电机,系统分析了极间隔断Halbach型磁钢参数对气隙磁通密度波形的影响。针对该类磁钢的参数,即磁钢极角和充磁夹角对基波幅值和正弦性畸变率都有影响的特点,提出了对磁钢参数进行多目标优化的方法,设计了以获得基波幅值极大值与正弦性畸变率极小值为多目标的混合全局优化算法,在此基础上,提出了最佳极间隔断Halbach型磁钢参数的选择方法。仿真与实验验证了优化结果选择方法的正确性,进一步验证了极间隔断Halbach型磁钢性能的优越性。

大气隙外笼型转子磁力耦合器设计及性能研究

采用Halbach单侧聚磁特性,设计出了一种大气隙外笼型转子磁力耦合器(Long Air Gap External-cage Rotor Magnetic Coupler,LAEMC),并分析了其运行特性、调速特性及散热特性,推导出LAEMC电磁转矩解析表达式,据此分析了结构参数对电磁转矩的影响,得出了不同磁化比的Halbach结构对LAEMC电磁转矩的影响规律;根据LAEMC的运行特性,分析了其在离心式负载、恒功率负载及恒转矩负载的调速特性,表明其仅适合离心式负载调速并具有良好的节能效果;在离心式负载转差率为33%处的最大功率损耗点对LAEMC进行热仿真计算,得到永磁体工作温度约为60℃,而通过气隙与之相隔的笼条温度约为360℃,两者温度差达300℃以上,表明所提出的大气隙外笼型转子磁力耦合器———LAEMC在离心式负载上既具有良好的运行特性也具有良好的隔热效果。

基于HALBACH阵列的永磁同步盘式无铁心电机磁钢设计

介绍了永磁体的一种新型排列方式—Halbach阵列。在此阵列的基础上,以每极主磁通和气隙磁场波形为研究对象,通过磁场分析确定永磁同步盘式无铁心电机的最佳磁钢结构尺寸。

海浪发电用Halbach磁体结构圆筒型直线发电机性能分析

近几年提出了多种对波浪能进行开发的方案,大多都是在波浪能和发电机之间加入转化装置,这样效率低,成本较高。该文提出了Halbach磁体结构的圆筒型直线发电机可以将波浪能直接转化为电能。详细阐述了该发电机的结构和工作原理,并且基于Maxwell 2D对于发电机进行仿真,得到了磁场分布图、空载和负载电压的波形,仿真结果可以指导Halbach磁体结构的圆筒型直线发电机的理论研究。

辐型磁钢双机械端口电机的解耦控制

辐型磁钢双机械端口电机是一种新型结构的双机械端口电机,其独特的电磁耦合特性有利于提高系统的整体性能,但其内、外电机之间的较强耦合也增加了其控制难度。该文针对其控制问题,研究内、外电机的解耦控制方法。首先,基于辐型磁钢双机械端口电机的数学模型进行分析推导,理论上证明其存在较强耦合的内、外电机仍然可以采用直接转矩控制方法进行控制,并根据负载角与电磁转矩的单调性要求,推导出采用直接转矩控制方法所需满足的条件;然后,采用基于空间矢量调制的直接转矩控制方法,实现辐型磁钢双机械端口电机的内、外电机解耦控制,验证试验结果显示,内、外电机基本实现转矩独立控制,达到良好的解耦控制效果。

Halbach阵列永磁型无轴承电机特性研究

在分析永磁型无轴承电机径向悬浮力产生机理及转子永磁体Halbach阵列基础上,设计了一种Halbach阵列永磁型无轴承电机,采用耦合电路瞬态有限元分析方法对径向磁化永磁转子和Halbach阵列永磁转子的气隙磁密波形及高次谐波、径向悬浮力、反电动势及转矩进行比较分析。研究结果表明:永磁型无轴承电机转子永磁体采用Halbach阵列结构能显著提高气隙磁密幅值及其正弦特性,增大径向悬浮力与转矩,减小悬浮力、转矩及反电动势的脉动。

基于Halbach阵列的斥力型磁悬浮模型有限元分析

针对传统斥力型磁悬浮系统永磁部分磁密利用率低、悬浮高度不高、悬浮力小等问题,引入Halbach永磁阵列,对传统模型进行改进,其主要思想是在不改变模型材料与尺寸的前提下,将传统模型底部主磁环设计为Halbach阵列,利用Halbach阵列单边磁场的特点,提高底部主磁环的磁场利用率。分析结果表明,Halbach斥力型磁悬浮模型的磁场分布强度比传统模型大将近2倍;对于相同的悬浮高度,Halbach阵列结构模型的悬浮力明显高于传统模型,悬浮高度越低,二者的差异越大;对于同样重量的悬浮物,Halbach阵列结构可以获得更大的悬浮气隙。研究结果为斥力型磁悬浮模型的结构尺寸优化和悬浮控制提供依据。

磁化强度的磁感应强度依赖函数在Halbach型永磁体阵列研究中的应用

在Halbach型永磁体阵列磁场和磁化强度分布研究中,涉及永磁材料内部磁化强度(M)、磁场强度(H)和磁感应强度(B)三者的相互关系函数M(H)、M(B)和B(H)。本文介绍了这些函数的典型实验特征,说明为计算获得永磁体阵列磁体内部自洽的磁场和磁化强度矢量分布,必须使用M(B)函数。强场永磁体阵列材料内部的磁场和磁化强度矢量分布无法直接被进行实验测量,不恰当地使用M(H)和B(H)函数易导致不符合实际情况的磁场和磁化强度分布状态预测。

磁浮平面电机Halbach磁钢阵列中梯形磁钢的应用

针对磁浮平面电机Halbach磁钢阵列,分析改变磁钢形状对空隙磁感应强度的影响,即用梯形磁钢替换矩形磁钢。通过傅里叶级数和磁标势推导Halbach矩形磁钢阵列的磁感应强度。应用叠加原理和磁钢划分多层得到梯形磁钢阵列的磁感应强度解析表达式,与有限元模型相比具有很好的一致性。分析Halbach矩形磁钢阵列的高阶谐波误差和各个谐波峰值随着y向磁化磁钢边长与极距比值的关系,得到最优的结构参数。在此参数下分析梯形磁钢阵列,得到梯形磁钢可以较大范围的改变空隙磁感应强度。

基于Halbach永磁体阵列的无人机电磁弹射器双边型涡流制动

为了提升无人机电磁弹射器的机动性,末段用于制动弹射台的轨道长度必须受到限制,而制动性能又不受影响,提出了一种基于Halbach永磁体阵列的双边型涡流制动装置。利用二维电磁场分析模型,建立了涡流制动力解析式,确立了永磁体及其相关部件的尺寸;针对Halbach阵列的不同组合排列方式,通过仿真对比,确定了旋转30°Halbach阵列组合方式提供的制动力最大。

圆筒型Halbach永磁直线发电机磁场结构的优化

为了提高永磁发电机的发电功率和永磁体的利用率,提出了一种新型的用于海浪发电的圆筒型Halbach永磁直线发电机。该发电机内的电磁场具有轴对称性,故将其三维电磁场简化为二维场进行分析,建立了二维有限元方程。应用ANSYS软件对使用常规永磁阵列与Halbach永磁阵列时发电机的气隙磁场进行了比较,也对Halbach永磁阵列中相邻永磁体块的磁化角度差δm分别为45°、60°、90°时发电机的气隙磁场进行了比较,得出了结果较优的方案,结果可靠。

凸型Halbach阵列的永磁直线电机磁场分析

永磁直线电机由磁阵列构成的动子和线圈构成的定子组成。其中,磁阵列多采用Halbach永磁阵列。直线电机的运行稳定性与永磁体的气隙磁场的分布情况有直接联系。因此,改善气隙磁场的正弦分布是改善直线电机工作特性的关键。本文提出了改进的Halbach永磁阵列,每个磁块的形状为凸型。论文对其磁场的分布特性进行了理论分析,利用有限元方法对改进的Halbach永磁阵列的磁场进行了仿真,并且和普通矩形的Halbach永磁阵列磁场进行了比较。仿真实验表明,凸型磁块构成的磁阵列可大大改善气隙磁场的正弦特性,而且一定程度上提高了其磁场强度。

Bread-Loaf型磁钢的永磁电机气隙磁场计算与参数分析

在二维极坐标平面内对Bread-Loaf型磁钢的无槽永磁电机的气隙磁场进行了解析。采用磁极分段的方法,将Bread-Loaf型磁钢等效成一系列等圆心角的瓦片形磁极结构的组合。求解其中某一段磁极所产生的气隙磁通密度,然后根据叠加原理得到Bread-Loaf型磁钢永磁电机的气隙磁场的分布。二维有限元与实验验证了解析计算结果的准确性。利用该模型分析了Bread-Loaf型磁钢偏心距与极弧系数对电机气隙磁场的影响,为进一步定量分析该种电机的性能提供可靠的依据。

凸型Halbach阵列在永磁电动悬浮系统中的应用

针对传统矩形永磁Halbach阵列应用于电动悬浮系统时存在浮阻比不足的问题,采用一种磁场分布更合理的凸型Halbach阵列对此进行改善。首先对悬浮系统力学特性进行理论解析,分析磁场分布对系统浮阻比的影响;其次比较凸型和矩形2种不同Halbach阵列磁场水平分量和竖直分量分布情况,根据凸型阵列磁场分布特点结合理论分析结果得出其能够优化浮阻比的原因;最后将凸型Halbach阵列应用于电动悬浮系统,并采用仿真计算的方法验证其浮阻比优化效果。结果表明,与传统矩形结构永磁体组成的Halbach阵列相比,凸形结构永磁体可以改善Halbach阵列的磁场,使其分布更加合理,应用于电动悬浮系统时可有效提高系统浮阻比。研究结论可用于永磁电动磁浮列车等系统运行性能的优化,提高永磁电动悬浮技术在轨道交通领域的适用性。

圆盘式Halbach结构永磁轴承解析模型

提出了一种圆盘式Halbach阵列结构轴向永磁轴承,该结构能大幅度减少永磁轴承的轴向尺寸。首先基于两个不同截面长方体永磁体的磁力解析模型,根据刚度定义由该磁力解析模型推导出其刚度解析模型。根据叠加原理得到圆盘式Halbach阵列轴向永磁轴承的磁力刚度解析模型,分析了磁力刚度与永磁轴承结构参数的关系。Ansys的仿真结果表明该磁力解析模型准确度较高,刚度解析模型能够解决Ansys仿真精度不够无法得到可靠的刚度值问题。

单边MRI系统的Halbach型磁体仿真

磁体是磁共振成像系统的关键部件之一,主要用来生成均匀的静磁场,其均匀性直接影响最终成像质量。永磁型单边磁体与常规磁体相比,具有体积小、开放性好等优点。本文基于单边磁共振成像系统中的Halbach型磁体,运用ANSYS软件建立了模型,计算了几组不同排列结构的单边Halbach型磁体的磁场分布情况。

凤凰科技集团推出XGU-W无磁钢节能型悬垂线夹

2007年12月6日，由凤凰科技集团有限公司研发的XGU-W无磁钢节能型悬垂线夹通过中国电力企业联合会输变电设备分会新产品新技术鉴定。XGU-W无磁钢节能型悬垂线夹采用隔离磁力线回路降低线路金具能耗，节能效果明显，试验和实际运行结果表明能耗降低明显、施工简便，只需在老线路检修过程中更换U型螺栓和压条即可，