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制造之中。     

永磁电机中永磁体数学模型的分析

永磁体的数学模型的确定是永磁电机磁场计算中的关键。文中从电磁场基本理论出发,导出了永磁体在任意复杂形状下,不同磁化方向（平行磁化、径向磁化、圆周方向磁化）时永磁体边界上等效电流的计算方法,为永磁电机电磁场分析计算奠定了基础。     

永磁电机中永磁材料的合理应用

本文通过永磁材料的分析,归纳出电机对永磁材料三点主要要求,介绍电机中永磁体的常用结构形式,据此提出永磁材料的合理选择、正确计算以及充磁方法。     

基于ANSYS的永磁电机永磁体的优化设计

介绍了利用ANSYS软件中的电磁场分析模块及其命令流，对表贴式永磁电机的永磁体形状进行优化设计，使转子磁场达到预定的设计波形，为永磁电机中的永磁体提供了一种快速、准确的设计方法。并通过实验验证了仿真程序与优化设计的可行性，能直接应用于永磁体的设计制造中。     

径向充磁永磁电机永磁体工作点的确定

由于弯曲效应的存在,用传统的永磁体工作点确定方法计算径向充磁瓦片形永磁体,势必带来大的误差,而目前尚无其它完善的确定方法。为解决这一问题,本文对该种磁极的计算方法进行研究,给出了计算气隙磁密的方法。计算结果与试验结果的对比证明了本文工作的正确性和有效性。     

高温超导永磁体等效电流模型

本文通过比较分析了高温氧化物超导体与稀土永磁体的各向异性,实验表明设计磁体时ａｂ轴方向俘获磁场与ｃ轴方向相比可忽略,提出与描述ＨＴＳ块材俘获磁场的宏观等效电流模型,该模型简洁有效地描述了ＨＴＳ永磁体磁场大小及磁力性能,有助于组合永磁体的设计计算。     

高频轴向磁通永磁电机永磁体涡流损耗三维解析模型

针对现有二维解析模型在计算轴向磁通永磁电机永磁体涡流损耗存在精度不足的问题,该文提出一种能够精确计算该类电机永磁体涡流损耗的新型三维解析模型。该模型利用精确子域法和电阻网络模型,能够同时考虑定子开槽、定子谐波电流、涡流反作用和涡流三维分布的影响。利用有限元法验证了精确子域模型计算得到的空载和电枢磁场分布,并在理想空载下,验证了解析模型永磁体表面涡流密度和永磁体涡流损耗值,分析电机在高频运行下涡流反作用对永磁体涡流损耗的影响。最后,对1台7kW、4000rpm的轴向磁通永磁电机进行空载脉宽调制(pulsewidthmodulated,PWM)电压供电实验和空载正弦波电压供电实验,得到因PWM谐波电流引起的永磁体涡流损耗,将实验结果,有限元结果与解析结果作对比,验证了该解析模型的正确性。     

大功率永磁电机中永磁体布置的研究

永磁体的布置对永磁电机的气隙磁场分布有很大的影响，进而影响着电机的整体性能。该文在分析了电机磁场的基础上对电机转子径向永磁体布置采用二维有限元的方法进行分析、对转子轴向永磁体布置采用三维有限元方法进行分析。分析结果表明，磁极径向永磁体布置对气隙磁密影响不大；而磁极轴向的永磁体布置若以轴向中心截面为起点，依据磁钢的剩磁密度值沿轴向从低到高排列或从高到低排列产生的气隙磁密要高于高低间隔排列产生的气隙磁密。     

基于等效磁网络模型的永磁电机气隙磁场的分析

针对面向气隙磁极结构的永磁电机,根据磁通管原理形成了永磁电机的等效磁网络,把细分的思想应用于永磁体模拟,建立了永磁体较为精确的网络模型。对影响方波无刷直流电动机气隙磁场及定位转矩的几个参数进行了深和探讨及磁场计算,得出了一些有价值的结论,为永磁电机的设计及动态性能仿真提供了一种有效的分析方法。     

稀土永磁同步电机中永磁体的模拟

稀土永磁电机转子中永磁体的引入,使得电机中电磁关系变得较为复杂,也使传统电机设计、分析方法面临补充和完善,而永磁体的数学模拟就显得十分重要。本文从理论和设计角度对永磁体的模拟方法进行了分析,以供设计人员参     

永磁同步电机矢量控制系统的VisSim建模与仿真

为了研究正弦波永磁同步电机(以下简写SPMSM)的调速性能,依据SPMSM的d-q-0轴数学模型,采用运动控制仿真软件VisSim/Motion建立了SPMSM的仿真模型,并在VisSim仿真环境下基于所建立的模型构建了SPMSM的转子磁场定向矢量控制系统.通过仿真表明,在双闭环(速度环采用PI控制,电流环采用滞环控制)控制下,矢量控制系统响应迅速,稳态性能好,验证了所设计的控制算法;同时,也证明了所建立的SPMSM模型的有效性,为永磁同步电机控制系统设计和调试提供了新的方法和思路.     

Development trend of the permanent magnet synchronous motor for railway traction

Owing to the resent progress in power electronics and permanent magnet materials, a permanent magnet synchronous motor (PMSM) that is lighter, smaller, and more efficient than the conventional induction motor has become realistic as a traction motor. We are making research and development effort on the introduction of the PMSM to rail vehicle traction. The recent development trend of the permanent magnet synchronous traction motor is reviewed. Copyright © 2007 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Design of magnet arrays for permanent magnetic linear motor

An iron-less single side permanent magnetic linear motor structure is presented, and two-dimensional analytical formulae for its magnetic field are deduced to design the types of magnetic arrays, the thickness of permanent magnet, and the duty ratio of magnet arrays, etc. With certain design parameters, conventional arrays are used instead of a piecewise Halbach arrays, and the machining and assembling of the motor are greatly simplified. Calculation results coincide with that of ANSYS. The analytical formulae can be used in designing cored linear motors by modifying boundary conditions. A linear motor driven bench with a single degree of freedom is realized, where the travel reaches 27 mm, the mass of the moving parts is 1.4 kg, and the maximum acceleration is 11.5 m/s². __________ Translated from Journal of Xi’an Jiaotong University, 2007, 41(3): 353–357 [译自: 西安交通大学学报]     

永磁感应子式无刷直流电动机的转矩特性研究

针对永磁感应子式无刷直流电动机的定转子齿结构和绕组的排列对转矩特性的影响,从特定电机结构的磁导计算出发,推导出永磁感应子式无刷直流电动机的参数表达式,分析了电机的参数特征对转矩工作特性的影响。实验及分析表明,采用等效磁路和实际测量相结合的方法．可以预测永磁感应子式无刷直流电动机的电磁转矩和齿槽定位力矩特性,为电机的转矩控制提供理论依据。     

A totally enclosed traction motor using a permanent magnet synchronous motor

Ventilated‐type traction motors are widely used for railway vehicles. However, they require overhauls to clean inside them. In addition, they are a major noise source in railway vehicles. To solve these problems, we propose a totally enclosed‐type traction motor using a permanent magnet synchronous motor that has the same weight power ratio as that of a conventional ventilated‐type traction motor. In this paper, we report the test results of the proposed motor. The test results demonstrate that the temperature rise values are within its limit and the noise level is decreased by 10 dB compared to conventional motors. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 151(3): 71–80, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20079     

一种新颖的永磁同步电动机无位置传感器技术

无位置传感器技术是永磁同步电动机调速系统的一个发展方向.本文剖析了已有的两种典型直接估算方法,提出了一种新颖的无位置传感器技术.通过分别计算出定子磁链矢量角位移与转矩角,将后者从前者中减去得到转子磁链矢量的角位移进而得到转子速度信号,并采用改进积分器取代传统的积分器.该技术能有效地改善磁链原点漂移,提高直接转矩控制系统的磁链角位移与转速的求解准确度.仿真及实验研究结果表明,采用这种无位置传感器技术的永磁同步电动机调速系统,具有良好的调速控制性能.     

五相 U 型永磁凸极直线电机对比分析

针对直线电机垂直提升系统(LMVHS)无绳化直驱运行,对高容错性、大推力密度的新型直线电机的迫切需求,提出一种五相U型永磁凸极直线电机(FU-PMSPLM),初级设置五相绕组以提高电机容错运行能力,次级永磁体采用U型结构以提高永磁利用率。首先,从降低漏磁角度,分析了U型磁极结构演化机理,并给出电机主要结构参数;其次,采用有限元法对比分析了电机次级永磁体采用U型与Halbach结构的电磁特性,并基于磁动势不变原则,以A相缺相故障为例,与三相U型永磁凸极直线电机(TU-PMSPLM)对比分析了容错性能;最后,制作实验样机并进行实验验证,样机实测与仿真结果基本一致。研究表明,等永磁体用量时,次级采用U型结构较Halbach结构,气隙磁通密度幅值增大13.89%,平均推力提高7.54%,推力波动降低25.07%;FU-PMSPLM较TU-PMSPLM具有更好的缺相运行能力。     

基于等效磁荷法的永磁电机Halbach阵列磁极磁场分析

基于等效磁荷法推导出永磁电机转子磁极——瓦形磁体在空间的磁场分布。同时用有限元法进行了分析,表明两者之间偏差较小,等效磁荷法满足计算精度要求。进而利用该方法建立了永磁电机的Halbach分布转子磁极静态磁场的模型,通过改变影响转子磁极磁场分布的极弧比和副磁极磁化角度两个因素,得到在不同磁极结构下的转子磁极静态磁场径向分量变化规律:每一极中主磁极空间跨度变大会导致Halbach永磁电机转子磁极静态磁场的径向分量基波幅值变大,而谐波含量先减小后增大;随着副磁极磁化角度变大,转子静态磁场的基波幅值先变大后减小,而谐波含量刚好相反,先减小后变大。     

Modeling of the armature slotting effect in the magnetic field distribution of a linear permanent magnet motor

A method for modeling the armature slotting effect of the magnetic field distribution in the air-gap region of a linear, permanent-magnet motor with armature slots is proposed. By using the concept of permeance, and using the 2-D finite element analysis and curve-fitting method, the relative permeance function of the armature slotting effect is expressed as a function of the motor's geometric parameters. The feasibility of the proposed model is verified by comparing finite element analysis and experimental results for a prototype motor. By using this proposed model, we can perform iterative work such as optimal design with quicker prediction of motor performance. Received: 23 October 2001/Accepted: 24 October 2001     

永磁电机驱动系统容错策略研究

驱动系统中的功率器件经常会发生开路或短路故障,电机定子绕组也会发生开路故障。这些故障会严重影响永磁电动机系统正常工作,对整个系统的安全性和稳定性造成严重影响。分析永磁电机驱动系统的容错控制策略,并且对各容错策略进行分析比较。展望了永磁电动机容错策略的发展趋势。