永磁转子偏转式三自由度电机磁场解析建模与分析

永磁多自由度运动电机与常规电机相比,优点突出,有着广阔的应用前景。该文提出一种新型永磁转子偏转式三自由度电机,介绍其基本结构和工作原理,分别利用解析法和三维有限元法对电机磁场进行建模分析,得出气隙磁通密度三维模型,并对电机内部的空间谐波进行分析,得到了气隙磁密径向分量的分布数据。通过两种方法的分析对比,结果表明,解析法计算的气隙磁密径向分量与有限元法结果吻合,计算值误差在3.5%以内,验证了所建立磁场模型的正确性。

高速永磁电机转子多场综合设计

由于转子的强度和动力学分析是高速永磁电机设计的关键问题,因此必须对高速永磁转子进行基于强度、电磁及动力学特性的综合设计.采用有限元方法对转子进行应力场、电磁场及模态分析,并利用有限元软件优化设计模块,对转子结构进行多场迭代综合设计.通过强度分析确定了转子外径允许变化范围,根据电机的输出功率要求,选取了永磁体结构和转子的轴向尺寸.根据动力学要求确定转子长度,通过对转子多场综合设计得到满足强度、临界转速和电磁性能的转子综合设计结果,并以100 kW,60 000 r/m in高速电机为例进行设计和制造,电机实验验证了设计方法的正确性.

飞轮储能用高速永磁电机转子的涡流损耗

为了减小高速永磁电机中由定子电流的时间谐波、定子磁动势的空间谐波以及定子槽开口造成的气隙磁导变化引起的转子涡流损耗,提高电机的效率,采用ANSOFT有限元软件分析了高速永磁电机中气隙磁场和定子电流.研究了槽开口大小以及气隙长度对转子涡流损耗的影响,分析了利用涡流磁场的屏蔽作用,提出在永磁体外增加一薄层非导磁金属屏蔽环来减小转子铁心、永磁体和护套损耗的机理和有效性,以及屏蔽环的电导率和厚度对转子涡流损耗的影响.结果表明:在合理选取槽开口大小、气隙长度和非导磁金属屏蔽环电导率和厚度的情况下,添加非导磁金属屏蔽环可以有效地减小转子涡流损耗.

永磁转子偏转式三自由度电机建模与结构分析

针对以往研究中单层结构永磁转子三自由度电机转矩特性的不足,提出一种新型永磁"蝶形"转子偏转式三自由度运动电机,采用球坐标系下分离变量法和洛伦兹力法分别对电机气隙磁场和转矩进行解析建模,确定气隙磁场空间谐波含量和结构参数对基波磁通密度和转矩幅值的影响,同时进行三维有限元仿真分析.通过研究两种计算方法下气隙磁场、自转和偏转转矩的特点及规律,并进行对比分析.结果表明:"蝶形"永磁转子结构的气隙磁通密度分布和转矩特性优于单层结构,气隙磁通密度径向分量空间分布近似平顶波,转子中间层磁极的气隙磁通密度幅值最大,解析法与有限元法的计算误差均小于6.7%.

转子结构对轴向磁场磁通切换永磁电机性能的影响

在介绍轴向磁场磁通切换永磁(AFFSPM)电机结构的基础上,采用解析与仿真相结合对转子齿宽进行优化;基于全场域有限元模型,分析了转子结构参数包括齿宽、齿形和厚度对电机感应电势和定位力矩的影响。结果表明:转子齿宽与转子齿形对电机性能有较大的影响,而转子厚度对电机性能的影响较小。

弱磁用复合式转子永磁无刷直流电机设计

针对永磁无刷直流电机弱磁控制的要求,采用永磁段+磁阻段的复合式转子结构,实现基速以下恒转矩、基速以上恒功率的运行方式。理论上推导了永磁无刷直流电机弱磁的运行机理及电机模型,技术上针对交轴磁通路障式转子交、直轴磁路耦合严重、导磁材料非线性等特点,利用电磁场分析求解了交、直轴电枢反应电感,从而导出理论上弱磁运行的最高速。最后,对永磁无刷直流电机弱磁扩速范围对参数的依赖性进行了分析,归纳了弱磁控制用永磁无刷直流电机设计的特点。

高速永磁电机电磁轴承转子系统的动力学及实验研究

高速永磁电机由于其转速高、体积小和功率密度大等优点,在众多行业有着非常广阔的应用前景,然而转子的高速旋转也对其支承系统提出了很高的要求。电磁轴承作为一类非接触式支承系统,非常适用于高速永磁电机。针对一台40 000 r/min、50 kW的高速永磁同步电机进行了电磁轴承转子系统设计,具体包括承载力设计、控制器设计、电流/位移刚度实验标定以及系统性能分析。最后对该支承系统进行实验研究。实验结果表明,高速永磁同步电机在额定转速范围内,电磁轴承转子系统可以稳定工作,进而验证了该设计方法的合理性。

机桨一体化推进电机设计及分析

设计了一种新型机桨一体化装置的永磁推进电机,将无转轴结构和Halbach阵列应用其中,并在永磁体结构形式、充磁角度以及永磁体厚度与极对数的最佳配比等方面对电机进行优化,使电机具有较小的转子厚度和较大的气隙长度;提出适用于此类特殊结构的一体化装置推进电机的场路耦合有限元计算方法,将外电路的控制方程与电机电磁场方程相结合,考虑转差对实心转子电阻的影响,得到电机在空载和额定负载时的磁场分布以及反电动势、电流、电压和转矩值,计算值与实验值吻合较好,说明本文方法正确有效。

两种高频信号注入法的无传感器运行研究

基于凸极追踪的思想,讨论了两种高频信号注入法——旋转高频电压信号注入法和脉动高频电压信号注入法在永磁同步电机无位置/速度传感器运行控制中的应用。分别介绍了两种高频信号注入法的转子位置自检测原理,指出了两种方法实现中的技术关键,并应用这两种位置自检测方法建立了永磁同步电机无传感器矢量控制系统的仿真模型,进行了仿真比较。对比结果表明,采用脉动高频电压信号注入的凸极跟踪系统结构简单,静、动态调速性能较好;但采用旋转高频电压信号注入法的系统更易于实现。

矢量控制永磁同步交流伺服电动机初始磁极位置搜索方法

在电机启动时,通过连续控制电机的定子磁场的幅值和方向,使交流永磁同步电机转子在一定的小范围内摆动。通过预装的霍尔位置传感器和增量式编码器的输出信号,DSP采用粗精两级磁极搜索方法,获得转子磁极的精确位置,并缩短了搜索过程。文章研究了详细的磁极摆动搜索方法,并给出一种实用的计算方法。通过试验与仿真对该方法进行了研究,在文中给出了实验结果。

外转子永磁同步风力发电机运行工作点的研究

随着高性能永磁材料的发展,永磁同步发电机在各类发电机中越来越具有竞争力。例如风力发电装置中对大功率风力发电机的需求越来越多。论文对外转子低速永磁同步风力发电机运行工作点进行了研究,并对其结构和优越性进行了分析。

基于Matlab的永磁同步双定子/双转子电机直接转矩控制的仿真建模

在MATLAB仿真环境下,对永磁同步双定子/双转子电机的直接转矩控制进行了建模与仿真;详细介绍了各个仿真模块,并分析研究了电机运行结果。其结果对在混合动力电动汽车中开发永磁同步双定子/双转子电机的直接转矩控制系统具有重要意义。

提高永磁体电阻率对降低高速永磁交流电机转子涡流损耗的有效性分析(英文)

导电的永磁体暴露于谐波磁场时,会产生涡流及损耗。提高永磁体的电阻率是减小其涡流的最直接方法。但是,在高速永磁交流电机中,涡流不仅存在于永磁体中,也存在于转子的金属保护套及铜屏蔽层中。在此条件下,提高永磁体的电阻率是否仍然有效?本文将通过有限元分析与对比研究,来探讨这个问题。

表面插入式永磁同步发电机低电压调整特性

对表面插入式转子三相永磁同步发电机(PMSG)的负载特性进行了研究。用解析法推导出了实现零电压调节的条件。使用有限元分析计算磁场分布,根据磁场分布分析饱和对同步电抗的影响。实验结果表明:用饱和的双轴模型可对发电机的负载特性进行更精确的预测。

新型永磁同步无轴承电机的设计

对一种新型薄片式永磁同步无轴承电机的设计进行了分析。从无轴承电机和普通永磁电机的基本原理出发,通过对各种转子结构的比较,研究它们的磁场分布,提出了一套优化的转子结构。与传统的电机相比,内转子薄片式永磁同步无轴承电机的结构比较特殊,它的运行原理、分析和设计与普通无轴承电机有着较大的不同且应用前景广阔。着重阐述了内转子薄片式永磁同步无轴承电机的工作原理和控制方法。

减小永滋同步电机电枢反应的新方法

本文对既可保持转子的机械完整性、又可降低电枢反应的新的转子结构进行了分析。这种结构是将转子上的磁体切向安置，转子的直轴对称地设置空槽，从而可有效地降低电枢反应。分析中采用二维有限元法，软件均采用ＮＤＰ－ＦＯＲＴＲＡＮ语言，在微机上实现大型磁场的计算，利用该种结构设计了一台４５ｋＷ，４极钕铁硼永磁同步电动机。

永磁转子偏转式三自由度电机磁场及径向力特性分析

提出一种新型永磁"蝶形"转子偏转式三自由度电机,建立永磁转子偏心后气隙变化的三维解析模型,通过有限元分析软件,对该新型电机的气隙磁通密度和径向电磁力特性进行分析,并基于球谐函数理论对磁场以及径向力谐波含量进行了定量分析。对样机进行了测试后并将实验结果与二者进行了对比验证。结果表明:转子偏心造成转子两侧气隙不等,磁通分布不均匀,磁拉力不平衡和谐波含量加重,有限元和解析法的分析结果与实验结果相吻合。

TYP2600永磁同步电动机的优化设计与实现

纺机配套用TYP2600永磁同步电动机,因其转子结构的原因,冲片机械强度低、漏磁大、磁体利用率低。通过对永磁电机的分析测试,提出了改变转子气隙隔磁槽结构的优化方案。采用CAD设计软件优化永磁体尺寸,减小了永磁体用量,并提高了磁体的利用率。优化后样机负载试验表明该优化方案可行。

永磁电机转子中永磁体与护套的过盈量分析

高速永磁电机转子中表贴式永磁体与高强度非导磁合金护套过盈装配,护套与永磁体之间通过过盈配合产生压应力,其中的一部分过盈压应力用于抵消由于电机转子高速旋转而产生的对永磁体的离心拉应力,同时必须剩余一定的过盈压应力以保证永磁体在电机运行时的工作稳定和安全。以一种高速永磁电机转子为例,计算了电机转子护套和转子永磁体之间的过盈压应力,以及各转速下的合理过盈量,为高速永磁电机转子设计及护套与永磁体的过盈装配提供有价值的理论参考。

新型外转子Halbach永磁阵列定子无铁心电机设计与分析

具有气隙磁密正弦、磁密高等优点的halbach阵列永磁外转子电机应用于飞轮储能系统的电动/发电机可以有效提升系统集成度,简化系统结构,提高系统功率密度。本文研究分析新型外转子halbach永磁阵列定子无铁心电机的转子结构和定子绕组设计方法;通过有限元方法分析了磁场分布和定子绕组损耗;研究定子绕组区域磁场分布变化特征,采用每匝绕组线圈内部导体换位技术有效抑制线圈导体内部之间的环流;最后,通过场路耦合方法分析定子绕组电流对转子永磁体涡流损耗影响。本文优化设计的200k W外转子halbach永磁阵列定子无铁心电机的机电能量转化效率高达99%以上。