气隙磁场

摘要： 无刷直流永磁电机因节能高效、便于使用等优势而受到广泛关注。然而,该类电机通常因空载感应电动势波形不理想而具有转矩脉动较大等问题。以24槽4极无刷直流永磁电机为例,基于气隙磁场调制理论分析了转子永磁型无刷直流电机的空载感应电动势等电磁特性,以磁场调制原理中的永磁初始磁动势源为切入点,探讨影响电机空载感应电动势波形系数的因素并揭示感应电动势形成的内在机理。首先,针对24槽4极传统转子永磁无刷直流电机的运行原理和空载气隙磁场进行分析,并根据得出的结论采取永磁体谐波削极的方式优化电机空载感应电动势波形系数,最后通过仿真验证了理论分析和优化方案的合理性。

摘要： 准确分析电机结构以及磁饱和等因素对气隙磁场分布的影响是永磁电机设计、优化的关键。以分数槽集中绕组内置式永磁同步电机(FSCW-IPMSM)为研究对象,根据磁路分析方法和FSCW的分布规律,分别得到了考虑转子磁桥漏磁的空载永磁磁场解析模型和电枢反应磁场的解析表达式。考虑到定子齿槽结构以及转子内部永磁体分布,利用相对气隙磁导,将定子开槽和转子凸极对气隙磁场的影响考虑在内。重点结合定子铁心材料的B-H磁化曲线、定子铁心局部磁饱和特性引入铁心等效磁阻与动态磁导率来考虑定子铁心磁饱和对负载气隙磁场的影响。最后,有限元仿真和样机试验结果验证了理论分析的准确性,为该类电机的电磁设计和性能分析提供了理论基础。

摘要： 中速磁浮交通系统采用长定子直线同步电机牵引技术,在结构上集长定子、悬浮电磁铁、直线发电机于一体,三种磁场在悬浮间隙中耦合形成气隙磁场,气隙磁场的解耦控制是中速磁浮交通系统关键键技术之一。本文采用有限元数值计算方法,计算电机的牵引力与悬浮力,研究了直线发电机对气隙磁场的影响,为气隙磁场的解耦控制提供指导性参考。

摘要： 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。

摘要： 设计出一种基于Halbach充磁阵列的双摆线式永磁齿轮(Double cycloid permanent magnetic gear,DCPMG)。给出了DCPMG运行机理和初步参数的设计计算方法,通过空间电磁谐波法建立了传动比的计算模型;并通过等效电流法和麦克斯韦张量法给出了内、外层气隙的电磁转矩表达式;基于Ansoft Maxwell 2D建立了DCPMG的有限元模型,并据此验证了初选模型的正确性;通过控制变量法对DCPMG气隙长度、偏心距、轭铁厚度及永磁体厚度进行了仿真优化。结果表明,优化后的DCPMG转矩密度可达353 kN·m/m^(3),较初选模型提升了约10%。

摘要： 为了分析极距变化型直线电机的驱动特性,通过建模仿真方法研究了变极距直线感应电机绕组电感特性。设计极距变化型长初级短次级直线感应电机,永磁体次级位于双边初级中,通过连接装置连接待弹射物体,完成弹射加速任务。直线感应电机初级绕组线圈采用分段供电模式,提高电磁弹射过程能源利用率。仿真分析极距值对初级线圈绕组自感和互感参量影响。建立有限元仿真分析模型,分析极距变化型直线感应电机磁场情况。结果表明绕组自感值和互感值在高频区域趋向于恒定。可见增加电磁弹射频率有利于电磁弹射任务的完成,模型的分析为变极距直线感应电机运用奠定理论基础。

摘要： 研究外转子无刷电机在额定负载运行时的振动量,以12槽14极永磁同步电机作为研究对象,分析电机的气隙磁场分布情况,对电机定子施加径向电磁力,计算电机的机械振动和电磁振动。设计一种无人机用无刷电机减振固定结构,优化定子齿轭参数、绕组排布策略,有效降低低阶径向激振力波;将机座与固定底座一体化处理,围绕定子铁心做加强支撑,填充缓冲材料,在模块之间设置弹性连接,达到调整电磁方案的预期效果。飞行实验结果表明,改装减振结构的电机在额定负载运行时,电机功耗有所改善,且电机的振动量最大降低约26.19%,有效提升无人机运行时的能效比。

摘要： 目前中低速磁浮列车一般采用单边直线感应电机作为驱动电机,电机性能在速度情况较高时受纵向动态端部效应影响较大,给列车提速带来阻碍。针对该问题,解析推导出纵向动态端部效应对电机气隙磁场影响的数学模型。提出利用电机拖尾效应增强气隙磁场的方法,基于此方法设计电机两端带有延长结构的直线感应电机结构。建立普通直线感应电机与带延长结构的直线感应电机有限元对比仿真,验证了带延长结构的直线感应电机应用于现有中低速磁浮列车时,能够有效的削弱纵向动态端部效应的影响。在相同电流密度下有更大的牵引力和更高的速度上限。为中低速磁浮列车提速提供新的方案。

摘要： 讨论三相异步电动机电磁噪声产生的原理,通过实际案例阐述并分析设计和制造过程中引起电磁噪声的原因,并对降低电磁噪声的处理措施进行综述。

摘要： 传感器径向安装测量转子轴向位移时转子被测面上需要加工台阶,在这种情况下考虑了边缘磁路的常规电感解析计算式已经不再适用。针对上述问题,将磁路的气隙磁场划分成了多个不同形状的磁通管,分别推导出各磁通管的磁导解析计算式,通过磁通管的并联关系得到整个气隙磁场的磁导解析计算式。有限元仿真结果和试验验证结果均表明本文推导的解析计算式在传感器量程范围内具有比较好的准确性。

摘要： 为了增强轴向磁轴承的径向承载力,本文提出一种具有环状磁极的轴向磁轴承结构,首先建立环状磁极轴向磁轴承的磁路模型,分析环状磁极对磁路磁导及总磁通的影响;利用有限元仿真得到气隙磁场在磁极间的空间分布,分析了气隙磁感应强度轴向分量与径向分量的分布情况,对比传统磁轴承结构,环状磁极结构增强了气隙磁通的边缘效应,边缘磁通所占比例增加,轴向磁通比例减小.在搭建的轴向磁轴承三维移动及力学测量平台上,实验测量了三组不同磁极结构轴向磁轴承的轴向力和径向力随轴向气隙和径向位移的变化关系,实验结果表明,环状磁极使轴向力减小,径向力与刚度增强,验证了气隙磁场分析结果,为环状磁极轴向磁轴承实现径向悬浮提供理论与实验依据.

摘要： Halbach阵列具有磁屏蔽、磁场分布正弦等优点,目前广泛应用于永磁产品.基于电磁场解析理论,本文首先建立了分段式Halbach阵列在极坐标系下的磁场解析模型,获得了各求解域中的一般表达式;继而根据电机定、转子相对位置及转子芯材料属性,对气隙磁场解析式整理化简,便于磁场分析及编程实现.有限元分析表明,提出的气隙磁场解析式可应用于Halbach阵列永磁电机设计.

摘要： 谐波磁力齿轮具有高传动比下输出转矩密度大的特点,准确获得其气隙磁场分布是谐波磁力齿轮设计及优化的关键.文章将分式线性变换与比磁导函数相结合,获得偏心谐波磁力齿轮气隙磁场的解析解.与有限元分析结果对比,解析法所得的气隙磁密、电磁转矩基本一致,验证了解析模型的有效性和正确性.

摘要： 利用有限元分析方法计算2004Toyota Prius驱动电机系统永磁同步电机的静态气隙磁场,通过对比空载状态和负载状态气隙磁场的分布情况,确认负载状态时气隙磁场由定子电流主导,据此进行特性仿真:根据定子和转子的相对位置影响电机输出转矩的特点,采用瞬态场计算一个周期的堵转转矩曲线和电磁转矩曲线,通过后处理得到电机的时空矢量图和其它控制参数.

摘要： 针对2MW风机电动变桨控制系统工作环境和性能要求,首先对变桨永磁伺服电机的转子磁路结构进行了选择,分析了在磁场定向控制条件下的运行特性;然后采用场路结合的方法对变桨伺服电机进行优化设计,确定了电机的主要尺寸、气隙长度以及永磁体尺寸等.在此基础上,利用maxwell软件强大的参数优化功能,对电机的极弧系数进行了参数寻优,综合优化了齿槽转矩和反电动势波形,为了进一步提高变桨精度,减少转矩波动,采用了不均匀气隙磁场结构,改善了电机性能;最后在Ansoft与Simplorer软件环境下搭建了系统的联合仿真模型,对其性能进行分析,验证了设计模型和优化设计方法的正确性.

摘要： 本文对轴向磁通永磁涡流耦合器(简称APMCC)建立了准三维分层解析模型.基于三维等效磁路,解析了静态磁路;结合运动介质的欧姆定律和安培环路定理,解析了稳态气隙磁场;最后推导出电磁转矩的表达式.基于上述解析模型,本文结合田口法和响应曲面法对永磁涡流耦合器(简称PMEC)进行了多目标优化.最后通过三维有限元仿真验证了解析模型和优化方法的可行性.

摘要： 抑制转矩脉动是近些年来开关磁阻电机研究的热点问题之一,准确计算开关磁阻电机电磁场是设计、分析开关磁阻电机的关键.本文提出一种在转子齿两侧开半圆形槽的新型转子齿形,通过转子形状的改变带来气隙磁场的改变,即削弱了气隙径向磁密,同时提高了气隙切向磁密,达到减小转矩脉动的目的.利用有限元法,对一台12/8极转子两侧开半圆形槽的开关磁阻电机建模,通过参数化计算开槽位置和开槽大小.仿真结果表明,在开关磁阻电机转子齿两侧开半圆形槽,不仅可以有效地减小开关磁阻电机的转矩脉动,并且能增加电机的平均输出转矩.

摘要： 在世界范围内,心血管疾病依然是人们死亡的主要原因,其治疗方法主要有:药物治疗、心脏移植、机械辅助循环等.本课题所研究的有源血液循环辅助设备属于机械辅助治疗的范畴.由于装置应用环境的特殊性,要求装置具有可靠性高、结构紧凑、功率密度大等要求.因此,本文研究对象选为单定子单转子结构的轴向磁通电机.对硅钢定子和Somaloy 130i 5P定子的轴向磁通无刷直流电机展开了对比研究。采用SMC定子的电机气隙磁场更强，轴向力增大了14%，但是输出扭矩提高了29.7%，效率提高了5.7%，但其缺点为机械强度低，难以满足电机的薄型化设计，现阶段还难以取代传统的硅钢片在电机铁芯中的地位。

摘要： 本文提出使用Halbach磁体的新型直线电机模型,并将其与径向充磁的直线电机进行对比分析.通过Halbach磁体与径向充磁的气隙磁场的解析解和仿真解进行对比,并通过对其进行电磁力的对比分析,得到Halbach磁体阵列的确可以提高气隙磁通密度,改善气隙磁场的分布,并且可以有效提高直线电机推力.

摘要： 圆筒形永磁直线电机的偏心是不可避免的,它导致气隙磁场分布不均匀,进而带来极大的单边磁拉力,动定子之间的摩擦力高达数千牛顿.本文采用磁路法分析了电机偏心下的气隙磁场,利用麦克斯韦张量定理推导出空载下电机结构参数和偏心参数与单边磁拉力的关系.解析结果和三维有限元仿真结果对比表明解析方法的正确性和准确性.

摘要： 本发明涉及一种等效气隙长度变化的磁通切换电机磁场饱和补偿方法，包括以下步骤：建立定子永磁型磁通切换电机的解析模型，获得线性磁路无槽情况下气隙磁通密度；根据转子位置角，确定出定子齿、转子齿重叠结构模式及其对应的定子齿、转子齿之间的重叠角，采用有限元法分析电机铁芯饱和时的磁密分布，根据定、转子的重合角重叠角，估算出定子齿饱和磁阻、转子齿饱和磁阻；将定、转子齿饱和部分的磁阻等效为对应齿前气隙磁阻的增加，同时重新构建出气隙长度等效后的相对磁导函数；根据磁动势守恒原则，计算非线性磁路中补偿后的气隙磁通密度。本发明可以快速分析电机的饱和情况下的磁场分布，以解决磁场解析法在分析电机饱和磁场时存在的缺陷。

摘要： 本发明公开了一种不对称气隙结构轴向磁场混合励磁电机磁场计算方法，首先确定求解坐标系、区分求解区域、建立拉普拉斯方程或者泊松方程，并列出对应的边界条件；再将直角坐标系下的方程变换到圆柱坐标系，建立解析通解方程；结合边界条件，确定电机的解析特解方程；确定电机不同区域处气隙长度，并将永磁阵列的剩余磁化强度分解为轴向分量和周向分量的叠加；结合边界条件，分别用傅里叶极数的形式求出不同永磁体的轴向分量和周向分量；最后将需要求解的分量代入电机的解析特解方程。本发明除了适用普通对称气隙结构的轴向磁场电机磁场计算，还适用于不对称气隙结构的轴向磁场电机磁场计算，同时也适用多种永磁混合励磁电机磁场计算。

摘要： 本发明公开了一种交替极外转子永磁电机，包括外转子和内定子；所述外转子具有n个转子铁芯凸极及n个极弧系数不等的永磁体，转子铁芯凸极和永磁体交替分布，所有永磁体极性相同；相邻两个永磁体的宽度不同；所述内定子包括m个定子槽和m个定子齿，定子齿为偏心结构，定子齿上缠绕绕组，使得每个定子槽内嵌有双层分数槽集中绕组；m、n为正整数。优化电机转矩脉动，使得交替极永磁电机在减少永磁体用量，提高永磁体利用率的基础上，兼具转矩脉动低，运行平稳的优点。

摘要： 一种带辅助齿非均匀气隙Halbach阵列磁力变速磁场调制电机，由外至内依次包括定子、外层气隙、外转子、内层气隙及内转子，所述定子包括定子轭铁，在定子轭铁的内侧设有多个槽，在槽的两侧设有调节齿，在槽的中部设有辅助齿，在辅助齿两侧的槽内设有电枢绕组。本发明所要解决的技术问题是提供一种带辅助齿非均匀气隙Halbach阵列磁力变速磁场调制电机，其目的通过在定子插入辅助齿来实现相间隔离的作用，并且改变永磁的形状以及充磁方式获得正弦度更好的气隙磁通密度波形，从而提高电机电磁转矩。

摘要： 本发明公开了一种支持三维气隙磁场测量的传感器的安装方法和设备，在测量装置的测量底板上设置有孔位，该方法包括：根据气隙磁场的分布情况在所述测量底板上确定预设数量的测量孔位，其中，所述测量孔位之间具体为阵列式布置；确定各所述测量孔位对应的测量方向；调整所述测量孔位上的固定块的安装方向，以使所述安装方向与所述测量方向对应；将所述传感器通过所述固定块进行固定，从而通过将传感器经固定块进行固定，调整测量孔位上的固定块的安装方向使传感器可对三维气隙磁场进行测量，在保证测量效率的同时提高了测量的灵活性和准确度。

摘要： 本发明公开一种基于虚拟绕组的永磁电机气隙磁场谐波分离方法，采用有限元方法仿真计算出一个电周期内的气隙磁密，并对其作傅里叶分解，获得一个电周期内各极对数气隙磁场谐波分量的幅值，在气隙内设置一个虚拟绕组，虚拟绕组的跨距与电机的电枢绕组跨距一致，匝数和初始位置任意，计算出一个电周期内由虚拟绕组匝链不同极对数气隙磁场谐波产生的永磁磁链，对所述的永磁磁链作傅里叶分解，得出由n对极、不同转速气隙磁场谐波导致的不同频率的磁链谐波分量的幅值和相位，最后根据公式分离出气隙中相同极对数不同电速度的气隙磁场谐波，本发明能获得复杂气隙磁密中所有气隙磁场谐波含量，尤其是分离出具有相同极对数和不同转速的谐波分量。

摘要： 本发明提供一种含薄气隙结构的轴对称电磁场气隙力计算方法。本发明包括如下步骤：建立邻近物体间含气隙层的电磁场有限元模型，得到有限元矩阵；基于气隙磁场沿着气隙厚度方向的薄气隙假设，构建气隙的辅助势方程，在构建的气隙的辅助势方程中引入辅助势连续性条件，得到气隙的能量泛函；在气隙的能量泛函中引入坐标变换，从而获得轴对称气隙壳单元的系数矩阵，并集成所述有限元矩阵，得到并计算整体有限元矩阵，得到邻近物体中的磁场分布；根据邻近物体中的磁场分布和电磁场边界的连续性条件，获得气隙中的磁场分布，从而求解出气隙壳单元作用于相邻的主域单元的气隙力。本发明有效解决了气隙很薄时对气隙进行网格剖分方法所遇到的困难。

摘要： 本发明公开了一种永磁电机气隙磁场对电磁力贡献的计算方法，涉及永磁电机电磁性能计算技术领域，首先，将作用在永磁电机定子上的电磁力等效为集中力，基于气隙磁密谐波表达式推导了解析模型；然后，提出了电磁力调制系数，对气隙磁场调制和电磁力调制进行解耦；接着，建立了一种永磁电机复杂气隙磁场谐波对电磁力贡献的计算方法；本发明提出的永磁电机气隙磁场对电磁力贡献的计算方法能够有效地解耦定子对磁场、电磁力的调制作用，揭示了气隙磁场各次谐波对电磁力的贡献量，并能够清晰地反映转速、永磁磁场及电枢磁场对电磁力的影响。

摘要： 本发明属于电机技术领域，公开一种求解准正多边形转子铁心永磁电机气隙磁场的混合解析方法，包括以下步骤：步骤一、利用等效面电流法将永磁体等效为电流层；步骤二、做准正多边形转子铁心的外接圆，将永磁电机的准正多边形转子铁心转换为规则圆形转子铁心，获得圆形转子铁心且定子开槽情况下永磁电机的气隙磁密分布；步骤三、获取带有准正多边形转子铁心且定子无槽永磁电机的复数气隙比磁导λ；步骤四、利用复数气隙比磁导λ对子域法求得的圆形转子铁心且定子开槽永磁电机的气隙磁场进行修正，以求得实际永磁电机的气隙磁场。本发明的方法可对永磁电机进行快速、精准地计算。

摘要： 本发明公开基于改进卡特系数的分数槽集中绕组永磁电机气隙磁场计算方法。首先，基于Schwarz‑Christoffel变换得到一个槽距内的气隙磁导分布。然后，为考虑不同转子位置下开槽对气隙磁导的影响，基于相对磁导分布计算得到每极的改进卡特系数，接着利用改进卡特系数修正每极磁导的大小。最后，建立基于集总参数的磁路模型，计算气隙磁动势，并结合相对磁导分布计算气隙磁密。本发明提出的基于改进卡特系数的永磁电机气隙磁密计算方法能够有效地考虑不同转子位置角下开槽对气隙磁导分布的影响，结合了解析法简单快速与磁路法精度高的优点，在保证较高计算精度的前提下，极大地提高了计算速度。