轴向磁通永磁同步电机气隙磁场解析计算

针对双定子单转子表面嵌入式轴向磁通永磁同步电机的气隙磁场进行了解析研究。建立了气隙磁场的解析模型,将轴向磁通电机等效成直线电机并建立了等效面电流模型来求解空载工况下的气隙磁场。根据电磁场理论中的唯一性定理,给出了满足泊松方程的边界条件,并将分离变量法应用于泊松方程的解析解来计算电机三相定子电枢绕组作用下的气隙磁场。通过将空载下的气隙磁场与电枢绕组作用下的磁场叠加来预测电机负载工况下的气隙磁场。最后用三维有限元仿真计算结果与解析模型的计算结果相比较,证明了解析法可以有效地计算轴向磁通电机的气隙磁场,为轴向磁通永磁同步电机的解析分析和优化设计提供了基本手段。

一种抑制盘式永磁电机转矩脉动的方法

针对盘式永磁电机气隙磁密和反电动势中含有谐波、存在转矩脉动的问题,提出了一种磁极形状优化方法以降低盘式永磁电机气隙磁密波形和反电动势波形的畸变率、抑制转矩脉动。建立了盘式永磁电机的等效磁网络模型,基于此模型解析计算出电机的空载反电动势,并通过有限元法进行了仿真验证。在确定最小气隙长度前提下,对不同磁极整形方法(即不整形、圆弧削极、偏心圆弧削极)气隙磁密、反电势、转矩脉动这些电磁性能进行了比较,得出了最佳优化方案。结果表明,优化设计后,气隙磁密波形和反电动势波形的畸变率明显减小,转矩脉动得到抑制。

永磁同步电主轴机电耦联转子动力学分析

对永磁同步电主轴动力学特性进行分析,为提高转子系统的平稳运转提供理论依据。以9.5 kW永磁同步电主轴为例,采用加时间因子t的方法构建转子传递矩阵,利用双重步QR法求解临界转速,解决了根的溢出问题,并与有限元计算结果对照,误差均小于3.2%,验证了解析法的有效性。计算对数衰减率曲线,分析转子系统稳定性,得出三阶反向涡动最易引起转子系统失稳。考虑转子动态偏心工况,将转子表面划分为多个子区域,利用Ansoft提取各区域偏心气隙磁密并求取各区域不平衡磁拉力进行叠加,发现不平衡磁拉力随着偏心距增大而增加。进行机电耦合后,分析出不平衡磁拉力使一阶临界转速降低,几乎不影响二阶临界转速。