永磁电机充磁设备的性能分析及优化

摘要

随着工业的不断发展和稀土永磁材料应用的推广，电机及其它永磁材料的应用行业对充磁设备的需求也逐渐增加；同时也对充磁设备的能耗、体积、充磁效果等各方面性能都提出了新的要求。由于充磁过程是在极短的周期内完成，磁场变化是一个空间函数，运用简单的磁路经验推算时，许多参数都较难准确的取值，需要用三维电磁场数值计算。同时随着计算机硬件和软件技术的迅猛发展，使得有限元法成为准确计算、分析充磁系统电磁场的关键技术。 本文介绍了充磁设备的原理和构造，以及各种永磁材料与充磁设备的关系；分析了充磁设备的性能及其改善的方向，推导了充磁系统磁路的一些基本定律及计算公式。结合经验推算，运用Solidwork软件设计出详细的工艺零件图纸并制造了一台充磁夹具的样机，对其进行了实验分析。本文着重于充磁夹具性能的优化，详细剖析了有限元二维场、三维场、时变场、涡流场的原理及处理技巧，运用Ansys有限元计算软件对充磁系统进行了较为准确的计算，得出了具有一定工程实用价值的一些动态仿真图和变化曲线，对整个充磁过程实现了非常具体、直观的计算机仿真。根据计算结果，对样机进行了优化设计，再一次对样机进行了实验测试，并与计算结果作了比较与分析。 最后，简要阐述了本课题研究及今后的发展方向。

目录

文摘

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第一章绪论

第一节永磁电机充磁设备的种类、性能及其应用

一、永磁电机充磁设备的种类及其性能

二、永磁电机充磁设备的应用

第二节国内外充磁设备的发展状况

一、充磁机资料的分析研究

二、国外充磁技术研究状况

三、国内现有充磁机的几种型式

四、充磁机的选用原则

第三节论文的研究内容

第二章永磁电机充磁设备的性能分析

第一节充磁设备的原理及构造

一、充磁机的原理及结构特点

二、充磁夹具的原理及构造

第二节充磁设备与永磁材料的关系

一、永磁材料磁性能的主要参数

二、永磁材料的种类及其特点

三、充磁设备与永磁材料的关系

第三节充磁设备的性能分析

一、磁路的基本定律

二、充磁设备的性能分析

第四节样机的设计与分析

小结

第三章充磁设备的电磁场有限元计算及优化

第一节电磁场有限元法的基本原理

一、条件变分问题及其离散化

二、边界条件的确定

三、网格的剖分

第二节三维电磁场的数值解法

一、时变场

二、三维永磁磁场的基本方程

第三节有限元计算步骤

第四节有限元计算结果的分析

第五节充磁设备的优化及实验分析

一、样机的优化

二、样机的实验分析

小结

总结

参考文献

致谢