圆筒型永磁直线电机的设计及有限元分析

圆筒型永磁直线电机是一种新型的电力传动装置,它能将电能直接转换成直线运动所需的机械能,并且具有反应速度快、结构简单等优点而广泛应用于直线驱动领域。为了改善圆筒型永磁直线电机气隙磁密波形的正弦性并提高其推力性能,结合有限元分析法分别从槽极数配合、绕组分相、初级铁心长度选取等方面系统地分析了各参数对电机性能的影响。最终确定圆筒型永磁直线电机结构参数,所得结论为圆筒型永磁直线电机设计提供理论依据。     

无铁心圆筒型永磁同步直线电动机磁场分析

解析法有效解决了有限元法在圆筒型直线电动机中求解时间过长的问题,目前解析法大多针对有铁心圆筒型直线电动机进行分析,罕有对无铁心圆筒型永磁同步直线电动机（ITPMSLM）的分析。鉴于此,本文采用分离变量法求解ITPMSLM磁场问题。首先建立电动机的子域解析模型,然后采用分离变量法获得空载时刻气隙磁通密度的解析表达式,并推导得到电动机的反电动势和推力表达式,最后进行有限元仿真,结果证明了该解析法分析ITPMSLM磁场问题的有效性。     

永磁直线电机空载漏磁系数的解析表达

针对有限元法求解永磁直线电机空载漏磁系数时计算量大的问题,根据磁路法和电机结构尺寸提出了一种永磁直线电机空载漏磁系数的解析表达方法。在永磁直线电机气隙长度、极弧系数和永磁体厚度分别变化的情况下,其空载漏磁系数的解析解与有限元分析结果十分接近,证明了所提出的解析表达方法的正确性。该方法简单方便,非常适用于永磁直线电机的设计和优化。     

减小圆筒型永磁直线同步电动机磁阻力的方法

为减小圆筒型永磁直线同步电动机的磁阻力,提出了改变永磁体形状的研究方案,并用有限元方法进行仿真比较,结果证实了所提方案的正确性与可行性。     

三种不同充磁方式圆筒型永磁直线电机气隙磁场研究

影响圆筒型永磁直线电机性能的关键因素是气隙磁场的大小。利用有限元软件An-sys分析了三种不同充磁方式动子结构圆筒型永磁直线电动机在无槽和开槽时的气隙磁场磁密大小和波形。在其它结构参数不变时,分析了极弧系数、永磁体厚度和气隙大小随气隙磁密大小变化规律。得出了在相同条件下,轴向充磁和Halbach充磁方式气隙磁密大、变化范围广、受开槽影响小而径向充磁方式气隙磁密小,变化范围窄,波形畸变率高。得到的规律为动子选择和电机设计提供了依据。     

圆筒永磁直线电机设计及推力波动研究

圆筒型永磁直线电机无需中间传动装置便可实现直线运动,使系统结构简单、响应快,但其存在推力波动大的问题。为了减小电机推力波动,提高电机推力性能,本文重点从初级铁心长度、极弧系数和闭口槽的使用3个方面对电机结构进行了分析,研究其对电机推力的影响。最终确定了圆筒直线电机的设计方案,并制造出样机,所得结果为圆筒型永磁直线电机设计提供了理论依据。     

圆筒型永磁动圈式直线电动机气隙磁场和推力解析分析

介绍了一种新型轴向充磁的圆筒型永磁动圈式直线电动机,该电机可以直接驱动电液比例阀,提供直线运动.以直接驱动电液比例阀的新型轴向充磁圆筒型永磁动圈式直线电机为例,分析了电机的气隙磁场和电磁推力,导出了电磁推力的计算公式,并与有限元软件分析下的结果进行比对,证实了解析公式的正确性.所给出的解析计算公式可用于该类电机的设计.     

三种不同形状永磁体圆筒型永磁直线电机气隙磁场研究

影响圆筒型永磁直线电机性能的关键因素是气隙磁场的性能。利用有限元软件ANSYS分析了三种不同形状永磁体结构圆筒型永磁直线电动机在无槽和开槽时的气隙磁场磁密大小和波形。得出了在相同条件下,矩形和梯形永磁体结构气隙磁密大、变化范围广、受开槽影响小而菱形结构气隙磁密小,变化范围窄,波形畸变率高。得到的规律为动子选择和电机设计提供了依据。     

圆筒型永磁直线磁齿轮复合发电机的设计

为了提高发电机的运行速度,降低机械损耗,提高系统工作效率,提出了一种用于碟式斯特林太阳能热发电的圆筒型永磁直线磁齿轮复合发电机。电机将圆筒型直线磁齿轮与圆筒型永磁直线发电机耦合在一起,有效地提高电机功率密度和系统发电效率。利用有限元Maxwell软件,建立电机二维模型,分析电机空载和负载特性,并利用正交实验法对电机结构参数进行优化,提高反电动势基波幅值,降低谐波含量,以满足用电需求。     

圆筒型永磁直线发电机的结构优化与特性分析

提出了一种基于Halbach阵列结构圆筒型永磁直线发电机的设计方案,详细阐述了该发电机的结构和工作原理,并且采用有限元法对发电机进行电磁分析。通过改变永磁体尺寸、比例系数以及定子齿宽等参数,得到并分析其对发电机反电动势之间的影响,进行电机优化设计。根据优化后的发电机对其负载特性进行了研究。应用冻结磁导率方法求取了电感参数,所得到的仿真结果为圆筒型永磁直线发电机的设计提供了理论依据。     

定子槽口系数对永磁无刷直流电动机转矩波动的影响

转矩波动是永磁无刷直流电动机产生振动和噪声的主要原因。引起永磁无刷直流电动机转矩波动的原因主要有齿槽效应转矩、电动势波形的缺陷及换相转矩波动等。主要分析了槽口系数对转矩波动的影响,以永磁无刷直流电动机为例,利用有限元分析了整数槽和分数槽电机定子槽口系数变化对齿槽转矩的影响及槽口系数变化对气隙磁密及谐波的影响;最后计算改变槽口系数对电机主要性能的影响。     

混合动力电动汽车用永磁无刷直流电机的计算机辅助设计

设计了一种混合动力电动汽车用永磁无刷直流电机。采用计算机辅助设计程序,通过输入基本数据和计算方程式对一台12kW,6极外转子永磁无刷直流电机进行设计。通过有限元分析方法对一些利用经验公式或经验数值得到的对电机性能影响较大的主要系数进行修正,实现了对计算机辅助设计程序的优化。     

三相交流永磁同步电动机转子漏磁场分析与计算

为准确计算稀土永磁同步电动机空载漏磁,基于二维有限元法,充分考虑转子磁路结构的特点,建立了空载漏磁场的数学模型,提出了改进漏磁通路径的方法,并进行了相应有限元建模。计算了不同情况下空载漏磁系数,得到了一系列空载漏磁系数曲线。对一台18kW的稀土永磁同步电动机进行了实例计算,通过与实验数据分析对比,验证了有限元法求解的正确性,具有一定的实际参考价值。     

低速永磁直线同步电动机电磁场数值计算与分析

简要介绍了一种新型直线电机的结构和原理,用MAGNET软件对具有不同结构的电机的电磁场进行了数值计算。通过计算得出了低速永磁直线同步电机的二维磁场分布和气隙磁密的变化波形。为设计新型低速永磁直线同步电动机提供了一种方法。     

永磁电机中永磁体尺寸优化设计

在永磁电机的设计中 ,永磁体尺寸的确定是非常重要的。传统的永磁体尺寸设计采用经验公式来估算 ,不准确亦不具有普遍性。本文提出一种新的永磁电机中永磁体尺寸的设计方法 ,即用ANSYS软件对永磁电机的磁路进行有限元分析 ,计算出磁路的主要漏磁系数 ,再由磁路计算 ,得到永磁电机所需的永磁体大小。通过对一台 2 .2kW的永磁同步样机做试验分析 ,所得的试验结果与仿真结果非常接近 ,说明永磁同步电机设计及仿真程序结果的可行 ,能直接应用到永磁电机的设计制造之中     

圆筒型永磁同步直线电动机气隙磁场分析

气隙磁场是决定直线电动机性能的关键因素。利用有限元软件Ansoft Maxwell2D分析了3种不同动子结构圆筒型永磁直线电动机的气隙磁场。分析比较了3种动子无槽和有槽电动机的气隙磁场特点,分析了结构参数对电动机气隙磁场的影响。分析表明Halbach动子电动机气隙磁场强度较大,轴向磁化动子电动机气隙磁场接近正弦形,而径向磁化动子电动机气隙磁场十分接近矩形。分析结果为圆筒型永磁直线电动机的动子选择和设计提供了依据。     

等半径永磁磁极直流电机计算极弧系数的确定

由于等半径永磁磁极具有加工方便、材料利用率高的特点，已引起电机设计人员的重视，然而目前尚无完整的电磁计算程序。它与一般永磁直流电机的计算方法的差别仅在于计算极弧系数的确定。本文首先研究了这种形状磁极的等效方法，利用二维有限元法，得到了确定计算极弧系数的完整曲线。     

Expansion of operating limits for permanent magnet motor by currentvector control considering inverter capacity

The current vector control method of PM (permanent magnet) motors is examined to expand the operating limits associated with inverter capacity. This control method is optimum in the sense of deriving maximum output torque within the voltage and current constraints. The effects of motor parameters are examined by computer simulation. The operating limits are greatly expanded by controlling the d- and q-axis components of the armature current according to the rotor speed. The operating limits are examined considering the demagnetization of the permanent magnet. If the permanent magnet has a straight demagnetization curve, like a rare-earth permanent magnet, the PM motor can be safely operated until the demagnetizing coefficient becomes 1.0. If wide speed range or constant power operation is desirable, a permanent magnetic with a high coercivity and a linear demagnetization curve must be used for the PM motor     

新型动圈式永磁直线电机样机设计及试验

针对内燃-直线发电集成动力系统对高发电效率、低推力波动、低运动质量直线电机的应用需求,提出了一种新型动圈式永磁直线电机的技术方案,分析了电机的结构特点及工作原理。对电机推力特性、推力密度和发电效率进行了分析及优化,并研制了一台最大推力为4 kN的样机。测试结果表明:该样机25Hz正弦往复运动的发电效率可达95.2%,推力密度为463 kN/m3,且行程范围内无需换向、无明显推力波动,达到了预期的设计要求。     

电子膨胀阀用爪极步进电机数值优化研究

电子膨胀阀在变频空调系统中能精确调节制冷剂流量,有助于提高空调系统的能效和改善空调环境的热舒适性。研究电子膨胀阀用爪极永磁步进电机有助于提高电子膨胀阀稳定性和可靠性。对电子膨胀阀的电机力矩特性进行数值分析,在保持转子尺寸、通电电流和定转子之间气隙不变的前提下,通过改变爪极形状尺寸,分析了爪极形状参数对电子膨胀阀用爪极式步进电机自定位力矩和保持力矩的影响,认为在满足一定自定位力矩的前提下,保持力矩越大越好,并以此为基础对电机的爪极尺寸进行了优化,认为合理设计爪极尺寸参数,能够使电机的保持力矩和自定位力矩达到最佳,对电子膨胀阀步进电机的研究和设计有借鉴价值。