表贴式永磁电机在PWM激励下永磁体涡流损耗计算模型

针对现有模型难以计算PWM激励下表贴式永磁电机永磁体涡流损耗问题,提出了一种计算由PWM谐波引起的永磁体内涡流损耗计算模型。该模型通过磁导率分布函数获取气隙径向磁密,能够考虑定子开槽及谐波电流影响。首先,在忽略涡流反作用情况下解析计算了永磁体内磁密变化率;然后,应用有限差分法数值计算了永磁体内电位,综合得到了涡流损耗;最后,用有限元法验证了模型的准确性。研究结果表明:随着永磁体分段数的增大,涡流损耗减小,涡流反作用也随之减弱;永磁体涡流损耗主要由1倍、2倍开关频率附近电流谐波引起。

盘式永磁涡流驱动器解析建模和分析

在传动装置的分析与设计中,对于永磁或涡流类的设备而言,解析模型往往更加具有机理性。利用基于等效磁路法建立的盘式涡流驱动器的解析模型,分析永磁涡流驱动器的各区域磁导和漏磁,求解出气隙中的磁感应强度,进而推导出转矩公式,并分析各参数变量对于转矩变化的影响。各解析结果分别与有限元法仿真和实验测量数据进行了比较,证明解析算法的合理性和准确性,在盘式永磁涡流驱动器的优化设计和性能分析中具有十分重要的意义。

基于分子电流法轴向永磁轴承轴向刚度的分析

轴向刚度分析是永磁轴承设计过程中的重要环节,现有的几类模型计算结果与实测结果存在一定的误差。使用基于分子电流法分析计算轴向永磁轴承的轴向刚度时,由于分子电流法在计算轴向力时需要求解四重积分,计算周期长,甚至不能获得解析解,因此采用蒙特卡罗算法来近似计算轴承的轴向力,使求解过程简单化。通过与有限元法数值解进行比较表明,分子电流法建模可较准确地分析轴向永磁轴承轴向刚度,运用蒙特卡罗算法求解方程,突破了分子电流法难以工程应用的技术难题。

偏心磁极永磁电机气隙磁密解析计算方法研究

对于表贴式永磁电机,为了获得良好的电动势波形,降低齿槽转矩,电机往往会采用偏心型磁极来优化气隙磁密波形,使气隙磁密波形尽量正弦分布。虽然有限元法可以对气隙磁密进行计算、求解,但电机建模、有限元求解消耗时间较长,在工程应用和电机的初步设计中有一定的局限性。为了研究计算偏心型磁极电机气隙磁密波形,本文首先根据二维电磁场理论,建立永磁电机数学模型,采用解析计算方法分别计算了常规等厚度瓦片型磁极和偏心型磁极电机气隙磁密的分布;然后将计算结果与有限元仿真结果进行了对比,误差不超过4%,验证了计算方法的正确性。最后通过对已制成的3台样机进行实验并与计算结果进行对比,误差在5%以内,验证了该方法的广泛适用性。

钕铁硼永磁无刷直流电动机电磁场有限元分析

给出了钕铁硼永磁无刷直流电动机电磁场有限元分析的两种计算模型，并指出这两种方法在理论上是统一的，而在实际处理中存在着差异，最后结合电机数据进行计算对比．

永磁电机永磁体涡流损耗的研究进展

近年来,永磁电机因其结构简单、运行可靠、效率高等优点发展迅速,在许多领域得到广泛研究和应用。但稀土材料的永磁电机永磁体的涡流损耗一直是其设计的关键性问题。分别概述了有限元法、等效磁路法和解析法在永磁体涡流损耗分析中的起源、发展演变和最新应用情况,对比分析了各自的优缺点,并介绍了解析法在永磁球形电机永磁体涡流损耗计算中的应用,最后总结展望了3类计算方法的主要发展方向。

平板式永磁直线电动机二维空载气隙磁密解析分析及仿真

准确计算永磁磁极产生的气隙磁场分布情况对永磁电机初期设计计算及后期优化设计非常重要。在不考虑边端效应及忽略铁心饱和的前提下,推导了基于等效面电流模型的平板式永磁直线电动机空载气隙磁场的解析表达式,并得到了该种电机气隙磁场的分布情况。计算结果与二维有限元仿真进行对比,结果表明用该方法计算结果的波形及幅值与有限元的计算结果能够很好吻合,证明了该方法是正确的、可靠的,为采用平板式永磁直线电动机优化设计和性能分析提供了基本分析手段。

新型聚磁式永磁涡流耦合器及其电磁特性分析

提出了一种新型聚磁式永磁涡流耦合器(FCPM-ECC),通过在永磁转子内设置磁障以减少漏磁、增强聚磁效应,从而提高永磁体利用率和耦合器的输出转矩.基于等效磁路法(MEC)建立了FCPM-ECC的解析模型,在此基础上推导其涡流和电磁转矩表达式,并通过3D有限元法(FEA)验证了解析模型的准确性.此外,研究了永磁体极数、永磁体厚度、永磁内转子铁芯厚度和磁障尺寸等参数变化对FCPM-ECC转矩提升程度的影响,并总结了不同永磁体厚度下磁障尺寸参数选取的一般规律.研究表明,所提出的新型聚磁式结构可以显著减小永磁体的漏磁,进而提高耦合器的输出转矩.与传统内置永磁式涡流耦合器(IPM-ECC)相比,在永磁体用量相等的情况下,采用该聚磁式结构可将输出转矩提升17. 1%.

基于改进等效面电流法的永磁电机气隙磁场解析计算

为简便快速地求解平行充磁偏心削极表贴式永磁同步电机的气隙磁场,该文采用改进等效面电流法对永磁体进行等效处理。该方法将永磁体表面划分为若干个微元,每个微元代表一根载流导体,采用局部坐标系与全局坐标系相互转化的方式,方便地计算出每一根载流导体电流的数值及坐标位置,避免了计算的复杂性。同时,该方法结合子域模型以及矢量磁位叠加的方法对气隙磁场进行解析计算,解析结果与仿真结果进行对比,验证了解析计算的正确性,并对一台实验样机进行空载实验,其空载反电势与解析计算结果吻合,进一步验证了改进等效面电流法的正确性。

一种双圈磁钢无刷直流电机

针对现有的飞轮用无刷直流电机气隙磁密均匀性差、刚度低、功耗高等缺陷,提出一种双圈磁钢结构无刷直流电机方案,并基于现有磁悬浮飞轮结构进行了电机总体结构设计,通过等效面电流法与数值分析法分别对其气隙磁密进行了数学建模与磁场仿真分析,二者分析结果相对误差基本低于5%,验证了双圈磁钢结构无刷直流电机方案设计的合理性。采用有限元软件对双圈磁钢无刷直流电机与传统两种单圈磁钢电机方案进行对比分析,其结果表明,双圈磁钢方案的等效气隙磁密分别提高了57.1%和27.9%,径向气隙磁密最大值分别提高了61%和37.5%,且磁密均匀性明显提高,该结构为无刷直流电机性能的提升提供了新的方案支持。

新型永磁无刷直流电机气隙磁密分析

针对微纳卫星飞轮用单圈磁钢无刷直流电机气隙磁密低且干扰磁密大的缺陷,提出了一种新型双圈磁钢构型的无刷直流电机。介绍了飞轮及新型无刷直流电机的结构和工作原理,基于等效面电流法建立新型无刷直流电机的数学模型,推导了气隙磁通密度公式。采用有限元法对有效气隙磁密和干扰磁密进行了磁密分析,结果表明,与传统无刷直流电机相比,新型无刷直流电机有效气隙磁密由0.45T提高到0.55T,气隙平顶宽度由54°拓宽到87°,干扰磁密由0.31T降低到0.065T,有效提升了电机的稳定性能和力矩输出性能,降低了功耗。