基于等效磁路的并列结构混合励磁发电机磁场仿真分析

分析了切向永磁和爪极电励磁在转子中并列组合的混合励磁发电机的结构特点和工作原理,建立了等效磁路模型．由等效磁路模型推导了气隙磁密与励磁电流、磁钢厚度和极对数等参数的关系式,给出了参数计算的方法,并计算了等效磁路模型不同励磁电流下的气隙磁密大小．采用有限元分析软件对发电机建模,仿真分析了发电机的磁场分布,得到气隙磁密与各参数之间的变化关系曲线．仿真结果与等效磁路模型相符,验证了等效磁路模型的正确性和参数计算的有效性,为并列结构混合励磁发电机的设计和参数分析提供了参考．     

新型三段Halbach永磁阵列无铁芯AFPMG设计与分析

为解决传统Halbach永磁阵列无铁芯轴向磁通永磁发电机(AFPMG)由于磁极永磁体用量增加而导致功率密度降低的问题,提出了一种变辅助磁极参数(极角和充磁夹角)的新型三段Halbach永磁阵列无铁芯AFPMG.采用三维有限元法,对新型三段Halbach永磁阵列辅助磁极极角和充磁夹角进行了多目标优化设计,从而确定了最佳辅助磁极参数.最后对比了无铁芯AFPMG中采用不同磁极结构对发电机电压波形质量和功率密度的影响.结果表明：新型永磁发电机可以使发电机电压正弦波畸变率由2.40%下降为0.44%;相较传统两段Halbach和传统三段Halbach永磁阵列的无铁芯AFPMG,新型永磁发电机功率密度得到显著提高;新型永磁发电机的永磁体用量减少了16.68%,进而减轻了转子盘质量,使发电机更加适于低风速下稳定发电.     

轴向磁场无铁心永磁无刷直流电动机设计

为了提高轴向磁场无铁心永磁无刷直流电动机设计的准确性,提出了利用电磁场有限元软件与磁路法相结合的方法设计该电机.结合轴向磁场无铁心永磁无刷直流电机的电磁结构特点,首先利用磁路法推导了该电机的尺寸设计方程,分析了电机设计中的各种损耗,并根据流程图编制了设计程序,对额定功率为40 W的小型电机提出了设计方案.利用三维有限元分析软件对设计方案中的关键参数(永磁体厚度、极对数与极弧系数)进行了仿真与分析.结果表明:当永磁体厚度为6 mm,永磁体极对数为4时,电机气隙磁密相对最大且磁密增长率较快;当极弧系数为0.7时,感应电动势基波幅值最大.最后设计了样机,利用三维有限元分析方法验证了样机设计的有效性.     

一种低速定子无铁芯AFPMSG的性能参数分析

针对永磁发电机电能质量低及永磁材料成本高的问题,研究了一种双外转子内定子无铁芯轴向磁通永磁发电机气隙磁密、电压调整率和电磁转矩波动的性能参数.阐述了发电机电磁结构及优点,借助三维有限元分析方法,优选一种"切饼"型磁极结构及关键参数.在综合考虑提高永磁材料利用率基础上,对比分析极弧系数、永磁体厚度和气隙长度等参数对所研究发电机性能的影响.磁极结构及参数优化表明,文中所研究的"切饼"型磁极结构功率密度最大,永磁体用量比梯形结构减小了11.5%,电压波形畸变率减少26.2%,提高了发电机性价比.样机的输出性能测试验证了该参数设计的正确性和有效性.     

永磁直驱风力发电机齿槽转矩削弱方法应用研究

运用傅立叶级数的方法分析了齿槽转矩表达式.运用额定功率为5 MW的直驱永磁风力发电机为研究模型,对直驱永磁风力发电机极弧系数选择与磁极偏移方法组合应用进行了研究.最后通过ANSOFT进行了有限元法仿真,分析了极弧系数选择与磁极偏移方法组合应用对电机齿槽转矩、空载感应电压、负载转矩波动等输出特性的影响.结果显示齿槽转矩削弱效果显著,且电机负载转矩波动也得到了优化.     

新型双盘磁齿整流发电机结构及运行特性

为了实现波浪能的采集与高效转换,加快波浪能开发利用,提出一种新型双盘磁齿整流发电机(double disk magnetic tooth rectifier generator,DDMTRG)。首先,介绍发电机的结构特点和整流原理,结合盘式转子和磁齿轮工作特点分析其结构参数;其次,采用气隙比磁导法及有限元仿真分析该发电机的空载电磁特性和负载输出特性;第三,基于矩角特性分析磁齿轮的带载能力,由外定子各典型位置磁密特征解析该发电机铜耗和铁耗;最后,讨论外定子、盘式转子和磁齿轮结构参数对该发电机运行特性的影响规律。研究结果表明：该电机可将浮子的上下浮动转换为发电机单一方向的旋转运动,实现了波浪运动的整流,效率在94%左右,能量利用率较高;空载气隙磁密和电动势波形正弦性较优,计算结果基本吻合;磁齿轮结构参数对该发电机运行特性影响较大,当盘式转子外圆周永磁体极弧系数为0.6,厚度为4.5 mm,气隙长度为0.5 mm,轴向长度为100 mm,磁齿轮半径为35 mm,长度为40 mm,磁齿轮外圆周永磁体厚度为4 mm,极弧系数为0.8时,双盘磁齿整流发电机的性能较优,发电效率较高,磁齿轮带载能力较...     

自由活塞斯特林发电机空载磁场模拟及分析

自由活塞斯特林发电机是由自由活塞斯特林发动机和直线发电机耦合在一起构成的,在太阳能热利用以及热电联产等方面具有重要的应用价值。针对自由活塞斯特林发电机中的动磁式直线电机,设计了一种磁路结构,采用有限元软件Ansys/Maxwell进行模拟分析,建立了该磁路结构的动磁式直线电机的电磁场仿真模型,得到了直线发电机空载运行时不同位置的磁感线分布和磁感应强度分布云图,发现不论动子运行到任何位置,齿尖位置的磁感应强度总是最大。基于模拟结果,计算得到了直线发电机的空载感应电动势,其有效值为111.22 V。对动磁式直线发电机的空载性能模拟有助于对其进行优化设计。     

电工钢片矢量磁特性测量系统的设计与优化

为提高电工钢片矢量磁特性测量系统的磁化均匀度与励磁效率,提出在磁极表面添加导磁物质的系统优化设计方法。首先基于有限元分析,通过改变气隙间隔与屏蔽层位置,减弱正交磁极耦合与杂散干扰,设计一种磁化均匀度高的几何励磁结构;然后利用序列二次规划,确定导磁物质最优磁导率,减小磁路间磁阻,从而降低励磁功率需求;最后搭建矢量磁特性测量系统并对其磁化性能进行评估。仿真与实验结果表明,对矢量磁特性测量系统进行优化后,不同激励下磁通密度的波形系数偏差较优化前减小了57.1%,磁化均匀度明显提高;系统优化后,相同激励下磁通密度幅值较优化前增大了58.6%,励磁功率需求下降。     

双凸极式变绕组双模起动发电机及其电磁特性

为了拓宽开关磁阻起动发电系统调压范围,简化控制系统,提出一种双凸极式变绕组双模起动发电机;即通过绕组的变换,实现起动状态与发电状态变原理运行,在保证电机具有开关磁阻电机优良起动性能的同时,简化了发电状态的调压控制系统。基于该电机的特殊结构和控制特点,搭建带整流管的不对称功率变换模块和绕组切换模块;运用等效磁路法研究定子极弧系数对励磁绕组自感的影响规律,确定了最优定子极弧系数;应用场路联合仿真对电机起动过程和发电过程进行数值分析。通过实验验证所提出电机及控制方法的可行性和合理性。     

磁场饱和与畸变对发电机电感参数计算的影响

为了提高发电机故障检测的灵敏性,需要准确计算发电机电感参数.考虑发电机负载运行时磁路的饱和与位置的畸变,分别应用磁路法和磁场法计算了不同饱和程度与畸变程度下的电感参数,讨论了磁路饱和与磁场畸变对电感参数的影响,指出磁路法计算电感参数的局限性.对一台一对极隐极式发电机样机进行的不同工况下转子匝间短路实验表明:磁场法可以充分考虑物理情况,参数计算结果更加准确.在要求准确计算电感参数的场合使用磁场法更合适.     

利用三维有限元法计算爪极电机的磁场分布

爪极电机的设计是比较复杂的问题 ,因为其转子结构和磁场分布呈三维性 ;而爪极电机的磁场计算又是分析、设计爪极电机的基础 ,它对于爪极电机的参数计算、性能设计和采用永磁材料设计新型混合式爪极电机都具有十分重要地意义。文章阐述了用三维有限元法计算爪极电机磁场的一般性原理 ,通过三维场数值计算 ,对一台 3 5 A传统结构汽车用爪极发电机的磁场分布进行了计算和分析 ,并对该电机转子中引入永磁磁钢的改进型发电机进行了分析 ,其结果对于设计新型爪极电机具有一定的参考价值。     

MFA用旋转磁场的设计

本文围绕非晶态金属薄膜进行磁场热处理(MFA)时,所用旋转磁场的设计问题,对旋转场的各向同性与极面形状的关系,以及具有大工作气隙的交流磁路的设计方法作了初步探讨,并据此作了模拟实验。证明了只要极面选取以x-y平面为对称面,以 z 轴为旋转对称轴的对称形,且将励磁线圈以适当方式连接,则可在中心区域产生转速为3000rpm 的均匀圆偏振场,其强度设计采用求磁场和磁路计算相结合的方法也是可行的。该装置可直接利用市用三相电产生各向同性的磁场。它与机械转动装置配合可在较大的转速范围内对样品进行处理。文中通过分析也指出该装置难以产生很强的磁场。     

SMC爪极永磁同步电动机的参数与性能计算

在电机磁路计算与磁场三维有限元数值分析的基础上,进行了以软磁复合(SMC)材料为定子铁心的爪极永磁电动机的优化设计和性能仿真研究,实验结果与理论计算有较好的一致性．     

基于Maxwell和Simplorer的2 kW低速永磁发电机设计

针对低风速、风资源欠佳且用电困难的地区,为改善风力发电机的低速发电性能,提高风能利用率,设计了一种应用于2 kW风力发电机组的低转速永磁发电机,利用磁路法对2 kW永磁发电机进行电磁设计,获得发电机的主要尺寸参数,其中定子内径为180 mm,铁心长度为90 mm,永磁体宽度为20 mm,永磁体厚度为4.5 mm。采用ANSYS Maxwell软件进行二维建模并分析其空载和负载情况下的磁场分布,通过ANSYS Maxwell和Simplorer联合对其仿真,对其瞬态特性进行分析。在此基础上研制了低转速永磁风力发电机样机,通过对比发电机转速在256～400 r/min时,样机试验与仿真的功率值和效率值,二者的最大误差为4.47%,低于5%,结果表明该低转速永磁发电机设计可行。     

行波磁场驱动的磁力传动系统空间磁场数学模型

为提高大间隙、高转速条件下磁力传动系统的可靠性,提出行波磁场驱动的大间隙磁力传动技术,研究磁力传动系统窄间数学模型.首先,分析系统主动磁极(电磁体)磁极状态和从动磁极(永磁体)转动状态之间的关系,确定驱动水磁体转动的电磁体4个磁极状态及切换顺序;其次,基于磁路基本原理,通过磁场分析和建模,以电磁体4个磁极状态之一的NS(N表示其左极、S为右极)为例,对电磁体的空间磁场分布进行研究并建立空间磁场数学模型;最后,以MATLAB为平台对4个磁极状态的空间磁场数学模型进行求解,将求解结果与实验数据进行对比.研究结果表明,电磁体空间磁场数学模型是正确的.     

深槽鼠笼异步磁力联轴器瞬态气隙磁场有限元分析

为得到深槽式鼠笼异步磁力联轴器工作时的扭矩变化情况,对其瞬态气隙磁场进行了模拟研究.基于对磁力联轴器的瞬态理论分析,借助Ansoft对影响深槽式鼠笼异步磁力联轴器瞬态气隙磁场的主要因素:永磁体磁极数、永磁体厚度、气隙厚度、内转子槽数以及槽的长宽比(槽深与槽宽的比值)进行了二维和三维模拟分析,并通过试验验证了三维模拟分析的正确性.结果表明:在一定的外形尺寸条件下,取磁极数为14极,永磁体厚度为8 mm,槽数为24槽,槽的宽长比0.42时,输出转矩达到最优;在宽长比中槽深对转矩值的影响较为显著,当槽深为18 mm时,达到最大输出转矩.该结果对深槽式鼠笼异步磁力联轴器的进一步优化具有指导意义.     

录井钢丝直径的恒磁测量原理

介绍录井钢丝直径的恒磁测量原理，包括沿钢丝径向和轴向的磁阻测量方法、沿钢丝轴向的主磁通测量方法，它们均可应用于表面受油泥或其他非导磁材料覆盖钢丝的在线连续测量     

鼠笼转子磁力联轴器空载气隙磁场有限元分析

为得到鼠笼转子异步磁力联轴器内部磁场的直观分布情况,首先给出了空载磁场理论分析,其次运用ANSYS软件对影响该磁力联轴器气隙磁场的主要因素:磁极数、永磁体厚度、内转子槽数、槽宽和槽深进行了模拟分析.结果表明当磁极对数为14极,永磁体厚度为8mm,槽数为24槽,槽宽为8mm,槽深为18mm,在安装允许的范围内气隙长度为最小时磁力联轴器的气隙磁密最大.鼠笼转子异步磁力联轴器的有限元分析方法为该类联轴器的结构优化设计提供了一种新思路.     

永磁无刷电机的电磁设计参数研究

在进行永磁无刷电机的研制中,用解析式表达了气隙磁场的分布函数,导出了极弧系数及方波气隙磁场下的反电势的表达式,提出在大功率无刷电机的电势平衡方程中,由于电流大、绕组电阻小,不仅要考虑导通时功率IGBT的管压降,还应考虑导通时功率IGBT的电阻作用.