转子温度空间分布差异诱发永磁电机局部失磁特性研究

永磁材料磁特性受工作温度影响较大,高工作温度下存在的不可逆失磁现象是永磁电机高可靠性设计的主要瓶颈。针对内置式磁路结构的高功率密度永磁电机用钕铁硼永磁材料的不可逆失磁问题,基于电机全域空间损耗、温度分布的差异,该文提出一种永磁体局部失磁分析模型与特性计算方法。通过磁体虚拟分块法建立基于温度、退磁率等变量的永磁材料磁特性分析模型,利用电磁场和温度场双向耦合的三维多物理场计算方法,得到电机转子永磁体损耗、温度和局部失磁的空间分布特性。最后,通过对一台115 kW、8极永磁电机样机转子永磁体温度和转子表面磁场的实验测试,验证了分析模型与计算方法的准确性,为永磁电机局部失磁问题研究及精细化防失磁设计提供依据。

双V型结构削弱永磁直线电机磁阻力波动方法

磁阻力是单边平板型永磁直线电机(PMLM)推力波动的主要组成部分,影响了其在精密驱动领域的应用,为此,提出双V型结构削弱端部效应和齿槽效应产生的推力波动的方法。首先分析齿槽磁阻力和端部磁阻力的波动规律;然后基于积分法推导齿槽效应磁阻力与磁极的V型深度之间关系。接着针对特定深度的V型磁极,推导端部效应磁阻力与V型端部电枢铁心V型深度的关系。最后,以12槽10极PMLM为例,采用有限元仿真和实验验证,结果证明该方法能够有效削弱端部效应和齿槽效应产生的磁阻推力波动。

双V型IPMSM辅助槽对齿槽转矩的影响

针对双V型内置式永磁同步电机(IPMSM)齿槽转矩较大的问题,根据齿槽转矩的产生原理,借助ANSYS maxwell有限元仿真软件建立10极60槽内置式双V型永磁同步电机模型,探讨在定子和转子上同时开对称辅助槽的可行性,运用双变量参数化分析定子和转子上开对称辅助槽位置、半径对齿槽转矩的影响。最后对比分析开对称辅助槽前后电机的各项性能,结果表明:合理开设定子和转子辅助槽能有效削弱齿槽转矩并保证电机其他性能基本不变。

高速V型内置式永磁转子动力学分析及结构优化

高速V型内置式永磁转子在离心力的作用下主、辅隔磁桥容易损坏,有必要对高速V型内置式永磁转子进行强度分析和结构优化。基于高速离心力、变形协调机理,建立V型内置式永磁转子结构力学解析方程,并通过有限元模拟进行对比验证。结合飞轮储能磁力耦合传动装置中对V型内置式永磁转子的设计需求和适应性条件,提取主隔磁桥、辅助隔磁桥相应的径向宽度和切向宽度、永磁体到转子中心的距离、V型永磁体间夹角等表征参数作为优化参数,建立以转子质量、最大应力及最大变形为目标函数与约束条件的多目标优化模型,实现永磁转子结构参数的优化设计。

126kV双断口快速真空断路器仿真研究

快速真空断路器因其动作速度快、可靠性高、动作分散性小等特点,目前多应用于中低压配用电系统。以一种限制变压器励磁涌流的126 kV双断口罐式结构的快速真空断路器为例,采用有限元仿真研究了其电场、磁场、温度场分布。仿真结果表明,采用罐式双断口结构的快速真空断路器的绝缘性能、磁场分布及通流性能均满足设计要求。

并轴式双转子永磁同步电机齿槽转矩分析

为有效分析和削弱并轴式双转子永磁同步电机的齿槽转矩,首先给出并轴式双转子永磁同步电机并接区气隙尺寸确定的一般原则,其次在计及并接区特殊结构参数的情况下给出各部分等效磁导的计算公式,进而建立并轴式双转子永磁同步电机等效磁网络模型,并通过能量差分法建立该电机齿槽转矩的解析表达式,然后以一台双8极54槽并轴式双转子永磁同步电机为例,建立其2D有限元计算模型,综合分析电机并接区气隙、永磁体、槽口宽度等不同结构的尺寸参数对齿槽转矩的影响,得到削弱并轴式双转子永磁同步电机齿槽转矩的有效方法,最后使用田口法以电机齿槽转矩为优化目标,以并接区气隙尺寸、永磁体尺寸、定子槽口宽度等不同参数作为优化变量进行优化分析,有效提高电机的性能。

电动汽车用永磁电机弱磁调速能力

针对电动汽车驱动系统对永磁电机恒功率调速范围的较高要求,研究了内置V型磁路结构参数对永磁电机弱磁调速能力的影响。采用有限元仿真的方法分析相邻磁极间距和磁极中心植入深度与直轴电感、交轴电感、凸极率、气隙磁密和永磁磁链之间的关系,并由此得到永磁转矩和磁阻转矩的变化规律。结合电机控制器最大逆变电压和输出电流,总结出永磁电机反电势和转子结构参数与弱磁调速范围的关系。样机实验结果表明,通过调整转子磁路结构进而优化电机反电势和凸极率的方法能够有效拓宽永磁电机弱磁调速范围。电动汽车用永磁电机应适当增加转子相邻磁极间距并降低永磁体埋置深度,降低电机反电势的同时增加磁阻转矩,提高恒功率调速阶段带载能力。

现代车用无刷永磁电机设计研究

结合多领域仿真与系统集成优化,将整个设计过程划分为三大步骤,提出一种新的现代车用无刷永磁电机设计理念及设计原则。进一步结合转子结构的应力分析,开展无刷永磁电机的转子结构设计研究,提出IPM无刷永磁电机的一种“V”型转子结构,实际应用于“超越三号”燃料电池轿车牵引电机,有效地提高了电机的高速机械性能并降低了电机的振动和噪声。

基于耦合场数值计算的电抗器通风结构改进

干式空心电抗器作为电力系统中的广泛使用的电气设备,起着协调系统无功平衡、限制过电压、限制短路电流和平波等作用。在实际运行过程中,电抗器往往会因为外部环境、自身结构等原因产生局部过热、绝缘老化甚至烧损等现象。笔者以某可控高压并联电抗器二次侧辅助电抗器为研究对象,通过建立场—路耦合模型计算了该干式空心电抗器各个包封绕组产生的焦耳热生成率,以此作为流场—温度场有限元分析的输入,求解出了电抗器的温度场分布。针对电抗器局部温升偏高的计算结果,对通风结构做出了改进并进行了验算。计算结果表明,结构改进后的电抗器温升明显降低,研究结果能够为电抗器的设计和结构优化提供参考。

自旋S=1和S=1/2海森堡交错自旋系统磁性双结构性质研究

采用双时格林函数方法,通过对由S=1和S=1/2自旋组成的二维反铁磁量子自旋系统基态发散谱的计算,研究了因能隙激发和非能隙激发而引起的磁双结构.在计算结果中,我们得到了Haldane-gap型激发和长程反铁磁序共存.同时,还研究了该系统Haldane态和亚铁磁态之间的竞争.取得的理论结果和Schwinger-boson平均场方法的结果一致,并且和准一维Haldane化合物R2BaNiO5在实验上的发现一致.

双补偿结构Ⅰ-Ⅴ转换电路在红外接收芯片中的应用

设计了一款用于红外通信中的Ⅰ-Ⅴ转换电路,该电路包含了一个跨阻放大器和两个补偿结构。直流补偿电路用来补偿由环境光产生的直流光电流,避免后级电路出现饱和;交流补偿电路用来提高输入交流阻抗,从而保持电路对输入信号的灵敏度。研究表明,通过对Ⅰ-Ⅴ转换电路实现双补偿,整体电路的增益控制及灵敏度均有显著提高。该电路采用VIS0.6μmBiCMOS工艺进行设计与流片,在3V工作电压下,对10nA到300μA的直流光电流具有良好的抑制能力,使电路的增益恒定在110 dB,具有良好的稳定性。

一种新能源汽车用永磁同步电机磁路优化分析

内置式永磁同步电机作为新能源汽车核心动力来源的特殊牵引电机,具有体积小、重量轻、高效率、高功率密度、高转矩电流比以及弱磁范围宽等优点,是牵引电机研究领域的热点。本文利用Ansoft有限元软件仿真了一种双一型永磁结构的永磁同步电机,并对电机进行了优化与分析,验证了该电机的高效性与可行性。

转子开辅助槽削弱双层内置式永磁同步电机转矩脉动

针对双层永磁结构电机的气隙磁密在两层永磁体的交界处变化较快,其产生的谐波会增加转矩脉动,提出在转子表面开两组对称辅助槽的方法来改善电机的气隙磁密波形,削弱转矩脉动。以一台双层V型永磁结构电机为研究对象,在转子表面分别开两组椭圆形的辅助槽,通过优化辅助槽的位置、大小和形状,将电机的转矩脉动从15%降低至4.3%,验证了所提方法的有效性。

基于场路结合法的电磁弹射用新型永磁直线同步电机的研究

针对弹射用直线电动机大推力、高加速度的特点,结合永磁同步电动机、双边动磁式结构与环形绕组结构电动机的优点,在对动子磁场进行详细分析后,提出环形绕组永磁直线同步电动机(DSMM-R-PMLSM)的新型动子结构。这种结构具有推力密度大、功率因数高、动子质量轻、结构坚固以及利于分段供电与控制的优点,非常适用于电磁弹射系统。通过建立电动机的数学模型,得到此类电动机运行的动态特性,对比不同结构的动子在正常运行与偏心运行时的推力性能,并且分别从场路结合解析、样机实验两方面进行验证。结果表明,采用新型动子结构的直线电动机电磁推力高、动子质量轻、弹射时加速度优势明显,为电磁弹射用直线电动机的研究奠定了基础。

磁通切换双定子电机定位力矩抑制方法研究

磁通切换永磁(FSPM)电机具有功率密度高、输出转矩大、反电动势正弦等优点,与传统永磁体位于转子的永磁同步电机、无刷直流电机相比,FSPM电机存在较大的转矩脉动,这也一定程度上限制了该类电机在诸如高精度运动控制、伺服系统等领域的应用和推广。针对磁通切换双定子电机,提出了一种"内、外电机错位设计与控制"的方法,并进行理论分析和实验验证。在电机本体设计上,采用磁路并联式同心圆结构,同时将内、外定子之间错开一个角度;控制时,通过控制内、外定子电流相位,以达到明显抑制定位力矩的目的。仿真分析和实验研究均表明,该方法能使电机在保持高转矩密度的同时,能有效降低了该类电机的总转矩脉动,为该类双凸极类双定子电机的转矩脉动的抑制,提供了一种行之有效的方法。

双十字轴对称式结构压磁式力传感器设计与研究

该研究针对拖拉机电液提升设备所用的压磁式力传感器进行了分析,设计了一种双十字轴对称式力传感器。改进传感器励磁磁芯结构并增加励磁磁芯的数量,增大了磁场偏置程度,实现了同时检测两个方向上的作用力,也实现了同时检测多个剪切面上的作用力,更加符合拖拉机电液提升设备的实际使用状况,提高了传感器灵敏度。建立了传感器磁路数学模型,并根据数学模型在MATLAB/Simulink中建立仿真模型,通过仿真和实验对传感器静态性能进行分析,验证了该传感器不存在因自身结构改进而产生零点漂移现象,得到了不同作用力下的传感器输出特性,验证了传感器磁路数学模型推导的正确性,显示出该传感器具有较高的灵敏度,能更好的适用于拖拉机电液提升设备。

箔式有载调容变压器短路阻抗问题的分析

本文中作者针对箔式有载调容变压器的短路阻抗问题进行了研究,通过分析漏磁场分布,判断问题发生的根本原因,并对低压绕组三种箔式结构的优缺点进行对比,得出了结论。

一维偏振不敏感双频吸收器的设计

设计一种偏振不敏感、制作简单的一维双频吸收器,该吸收器一个周期阵列中采用垂直方向上级联四对金属介质层。仿真结果显示,可以实现偏振不敏感的双频吸收,其吸收原理是根据磁激元共振对TM偏振波吸收和波导模式共振对TE偏振波吸收,通过LC等效电路和本征方程来预测结构参数,以及对电磁场分布进行分析来进一步了解吸收器的吸波原理。更重要的是,一维偏振不敏感结构的吸收器对TM、TE偏振波的吸收是独立的,且临近的金属-介质之间的距离对波的吸收影响很小,这样使设计更加自由、灵活,制作更加简单,灵活性高,覆盖的电磁波范围增大,可以延伸到微波频段和太赫兹频段。这样的一维偏振不敏感双频吸收器的研究对以后实现一维偏振不敏感宽带吸收器有很大的意义,它将会应用到很多设备当中去。

基于磁路非对称结构的失效保护型单刀双掷同轴开关设计

介绍了一种非对称结构的失效保护型单刀双掷同轴开关的设计,重点论述了器件的整体结构、工作原理和磁路系统设计,最后给出实际测试结果。

高效率轴向磁场永磁同步发电机节能技术研究

提出了一种高效率轴向磁场永磁同步发电机结构。分析了其运行原理,并进行了电磁设计与仿真计算。对磁极形状进行了优化设计,得到了正弦度高的相反电势和负载相电流波形,并从多方面研究轴向磁场永磁同步发电机的节能技术,着重研究了减小电机铁心损耗技术,提高了电机的效率。并设计制造了样机,试验结果验证了文中提出的节能技术正确可行。