直驱轮毂式永磁无刷电动机气隙磁场解析数值法分析

解析数值结合法分析直驱式外转子分数槽表面磁钢永磁无刷电动机气隙磁场.将磁场求解范围划分为气隙区域和扩展槽区域,等效气隙区域磁场解析解得出槽区第一类边界条件,永磁体等效成面电流,用四边形等参元法计算扩展槽区域磁场分布.电机转子以固定角度转动,根据各槽磁场分布计算各相绕组磁链,拟合后对时间求导得到感应电势波形.将计算结果与实验结果比较,符合工程要求,证明了方法的正确性和有效性.     

解析数值结合法在直驱轮毂式永磁无刷电机气隙磁场分析中的应用

该文用解析数值结合法分析直驱式外转子分数槽表面磁钢永磁无刷电机气隙磁场。将磁场求解范围划分为等效气隙区域和扩展槽区域,根据等效气隙区域磁位解析解得到开槽后扩展槽区域数值计算的第一类边界条件,永磁体等效成面电流密度,用四边形等参元法计算扩展槽区域磁场分布。电机转子转动,可计算任意气隙半径处磁密分布和任意角度的齿槽定位转矩。通过对计算结果的分析验证此方法在外转子表贴式电机气隙磁场计算中的正确性。     

V型内置式永磁同步电机空载气隙磁场解析计算

针对V型内置式永磁电机气隙磁场解析计算问题，提出一种新的V型内置式永磁同步电机空载气隙磁场的解析计算模型。在二维精确子域方法基础上，提出5条等效关键准则，用等效解析永磁体电机模型代替初始的V型永磁体电机模型。等效解析模型划分为定子槽、定子槽槽口、气隙、扇形和环形5个求解域。在定子槽、定子槽槽口和气隙区域建立拉普拉斯方程，在扇形和环形区域建立泊松方程。用分离变量法求解各区域的矢量磁位表达式，根据各个求解域的边界条件和交界条件求出矢量磁位表达式中的谐波系数。对等效解析模型计算结果与V型内置式永磁同步电机的有限元法仿真结果进行比较，误差仅为0.97%,验证了等效准则建立的解析计算模型计算V型内置式永磁同步电机空载气隙磁场的有效性。     

定子开槽表贴式永磁电机转子偏心空载气隙磁场全局解析法

针对表贴式永磁电机定子开槽后的转子偏心空载气隙磁场解析问题,结合正则摄动理论建立其全局解析模型.将解析区域划分为永磁体、气隙和槽区域,通过各子区域之间的边界条件,求解拉普拉斯方程或泊松方程.叠加气隙磁密的零阶分量和一阶分量,得到偏心气隙磁场分布.解析解与有限元解的比较结果表明,气隙磁密、齿槽转矩和不平衡磁拉力计算准确,验证了解析模型的可靠性.所述解析方法计算快速准确,便于分析表贴式永磁电机转子偏心磁场.     

基于面电流法的Halbach阵列音圈电机磁场求解

为了对音圈电机的性能进行提升,需要对其磁场分布进行准确的计算。本文首先根据安培分子环流假说,对于均匀磁化的永磁体,用平行于磁化方向的面电流产生的磁场等效替代永磁体所产生的磁场,推导了等效面电流的磁场分布;之后用镜像法替代磁轭,简化计算量;计算了Halbach阵列音圈电机的气隙磁场分布。最后通过使用Ansoft有限元软件对该音圈电机进行仿真,并且将数值仿真解和面电流解析解相比较,两者结果吻合良好。     

表面埋入式永磁电机磁场解析

准确计算永磁电机的气隙磁场分布是设计、优化电磁性能的关键。该文在二维极坐标平面内建立表面埋入式永磁电机的精确子域解析模型,求解区域划分为定子槽子域、气隙子域和转子槽子域,根据分离变量法求解各子域的矢量磁位通解,并利用各子域之间的边界条件得出相关谐波系数。模型考虑了普通/交替极转子结构,永磁体径向/平行充磁方式,隔齿绕/全齿绕两种形式的分数槽集中绕组,可计算电机空载磁场、电枢磁场和负载磁场分布。以一台40极48槽交替极转子结构永磁电机为例,将气隙磁密波形的解析计算结果与二维有限元结果相比较,验证了解析模型的准确性。     

Halbach阵列磁力变速永磁无刷电机解析计算与设计

精确计算气隙磁场是分析与设计复合电机的关键,该文运用二维解析法计算Halbach阵列磁力变速永磁无刷电机气隙磁场。根据磁力变速永磁无刷电机的结构特点,分别建立磁力齿轮和永磁无刷电机两部件解析模型;求解场域主要有内中外三层气隙、内外双转子永磁体区域和内外双定子槽区域,每个子区域的求解方程通过边界连续条件建立联系。计算得到各子区域的矢量磁位磁通解析式,计算电机磁场、齿槽转矩、反电动势和电磁转矩;制作样机并搭建控制系统试验平台,进行空载和负载试验测试。解析计算波形和试验样机测试波形对比,结果一致,证明了该方法的正确性和有效性。     

双三相永磁同步电机电磁性能解析计算

采用傅里叶级数法计算表贴式双三相永磁同步电机的电磁性能。解析模型建立在二维极坐标下,求解区域划分为槽、槽开口、气隙和永磁体四类子域。以矢量磁位为求解变量,在槽开口和气隙子域建立拉普拉斯方程,在槽和永磁体子域建立泊松方程,根据分离变量法求解偏微分方程,并利用各子域之间的边界条件得到谐波系数。解析模型考虑了径向/平行/Halbach等多种充磁方式,内/外永磁转子结构,适用于隔齿绕/全齿绕两种形式的分数槽集中绕组,可用于计算电机空载磁场、电枢反应磁场和负载磁场。在解析模型的基础上,求解了齿槽转矩以及两种分数槽集中绕组连接方式下的空载反电动势和电磁转矩。与有限元结果相比较,表明了解析方法的准确性。     

基于精确子域模型的永磁直线同步电机空载磁场解析计算

准确计算永磁直线同步电机(PMLSM)磁场分布是得到电机参数及性能的前提,而建立精确的数学模型则是求解电机磁场问题的关键。鉴于PMLSM传统解析理论在齿槽效应对气隙磁场影响的求解上存在局限性,提出PMLSM精确子域模型以得到精确磁场分布。计及永磁体相对磁导率、电机槽深、所有槽与槽之间对磁场分布的相互影响,采用标量磁位分别建立PMLSM永磁体、气隙、槽子域拉普拉斯方程。根据各子域交界面边界条件,基于傅里叶级数法,列出所有边界条件方程组,并建立端部等效模型,求解得到各子域标量磁位和空载磁通密度分布,进而探讨各个齿槽、端部区域对气隙磁场空间分布的影响。有限元结果证明了所用解析方法的准确性。     

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。     

表贴式永磁同步电机永磁体偏心气隙磁场解析

采用分区域的方法对表贴式永磁同步电机磁极偏心的气隙磁场进行推导解析。将求解区域分为永磁体区域、气隙区域、定子槽区域和基于分离变量法利用各区域的边界条件得出相关系数,并在计及永磁体偏心的情况下求解电机气隙磁场。解析模型能够计算电机空载和负载气隙磁场的分布。将解析模型计算结果与有限元分析结果进行对比,发现所建立的解析模型具有较高的准确度。     

无槽永磁直线同步电动机的动态特性分析

建立了无槽永磁直线同步电动机分层解析模型,由于电机等效气隙较长、漏磁较大,采用磁化电流法等效永磁体电流密度,电枢电流按实际情况考虑。以矢量磁位作为求解变量得到相应区域磁场。在此基础上分析该电机的瞬态与负载驱动,如电压、速度和电磁推力等。用有限元法验证解析结果,结果较吻合,表明方法可行。     

面贴式永磁力矩电机气隙主磁场解析数值分析法

为了准确计及定子开槽的影响,采用解析和数值相结合的方法计算面贴式永磁力矩电机的气隙磁场。场域划分为均匀气隙区域和扩展槽形区域,首先用解析法计算气隙区域内的矢量磁位;再用数值法求解槽域内的磁场。槽域扩展部分的边界条件由解析法获得,槽域内的永磁体等效成面电流;最后汇总各槽域计算结果得到开槽后整个气隙区域磁通密度分布。将开槽气隙磁场的波形和感应电动势的计算波形分别与有限元法计算结果和实测波形进行比较,一致性较好,证明了该方法的正确性和有效性。     

双边空心式永磁直线伺服电机的空载磁场分析

针对双边空心式永磁直线伺服电机推力波动受到气隙磁场影响的问题,研究该电机空载气隙磁场的分析求解方法。采用等效磁化强度法对双边空心式永磁直线伺服电机的气隙磁场进行求解,推导出气隙和磁极区域中磁场的解析公式。将解析分析与有限元分析结果进行比较,验证解析法的计算结果的准确性。根据气隙磁密的解析公式,分析了3个主要尺寸——永磁体宽度τm、永磁体高度hm和气隙高度δ对空载气隙磁场的影响。分析表明,永磁体高度hm和气隙高度δ主要影响电机气隙磁场大小,对磁场谐波含量影响较小,而永磁体宽度τm对磁场的大小和谐波含量的影响都很显著。通过对永磁体宽度τm的优化设计,可以有效改善电机气隙磁场分布的正弦性,从而减小电机的推力波动。     

无槽永磁直线同步电动机静态特性分析

建立无槽永磁直线同步电动机分层解析模型.由于电机等效气隙较长,漏磁较大,采用磁化电流法等效永磁体电流密度,电枢电流按实际情况考虑.以矢量磁位作为求解变量得到励磁磁场和电枢反应磁场的二维解,在此基础上分析电机的气隙磁密、电磁推力、自感和互感等静态参数.用有限元法验证解析结果;两种方法所得结果吻合较好,表明该解析法行之有效.     

考虑铁心饱和的内置式永磁同步电机气隙磁场解析计算

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。     

双向交链横向磁通平板型永磁直线同步电机

提出双向交链横向磁通平板型永磁直线同步电机的方案,克服了传统横向磁通永磁电机初级空间利用率不高的缺陷.初级铁心单元加工方便,能够充分利用次级永磁体,有效减小次级永磁体的极间漏磁,增加与绕组相交链的磁链,提高电机的空载感应电动势.文章介绍了电机的结构并阐述了其工作原理,利用磁路法建立了电机的三维等效磁网络模型,推导出了电机的空载主磁通和空载感应电动势表达式,将次级永磁体等效成面电流,获得了推力表达式,通过三维有限元方法计算电机磁场和推力.研制了一台实验样机,测得了空载感应电动势和静态推力.理论分析与实验结果基本吻合,验证了理论分析的有效性.     

多边形转子磁轭永磁同步电机空载气隙磁场解析计算

该文利用分区域方法对多边形转子磁轭永磁同步电机的空载气隙磁场进行了解析推导。该方法基于磁场连续性定理,将磁场的边界条件和交界条件相结合,在忽略磁饱和的条件下,利用不规则磁轭半径函数和偏心永磁体半径函数求解空载气隙磁场。将该方法的计算结果与有限元计算结果相对比,两者吻合较好,证明了该方法可以准确有效地计算多边形转子磁轭永磁同步电机的空载气隙磁场。     

高速内置式永磁电机转子机械强度研究

为了研究高速内置式永磁电机转子机械强度,根据受力平衡原理,推导了极端情况下内置式高速永磁电机转子隔磁桥最大应力的解析计算公式。利用该解析公式和有限元方法分别分析了隔磁桥宽度对最大应力的影响规律,得到解析解和有限元计算结果最大偏差在7.5%以内,证明了解析推导的正确性。通过将永磁体沿圆周方向进行分段,增加隔磁桥的数量,将应力分散到多个隔磁桥上,以减小应力最大值。利用有限元方法分析了永磁体不分段、分两段和分三段时转子强度和空载漏磁因数,通过与未分段进行对比,永磁体分两段和分三段时隔磁桥最大应力分别减小58.5%和71.2%,而空载漏磁因数随着分段数增加而增大。     

基于改进等效面电流法的永磁电机气隙磁场解析计算

为简便快速地求解平行充磁偏心削极表贴式永磁同步电机的气隙磁场,该文采用改进等效面电流法对永磁体进行等效处理。该方法将永磁体表面划分为若干个微元,每个微元代表一根载流导体,采用局部坐标系与全局坐标系相互转化的方式,方便地计算出每一根载流导体电流的数值及坐标位置,避免了计算的复杂性。同时,该方法结合子域模型以及矢量磁位叠加的方法对气隙磁场进行解析计算,解析结果与仿真结果进行对比,验证了解析计算的正确性,并对一台实验样机进行空载实验,其空载反电势与解析计算结果吻合,进一步验证了改进等效面电流法的正确性。