基于Ansoft的内置式“一”型永磁同步电机的优化设计

设计一台电动汽车用12槽8极永磁体"一"型内置式永磁同步电机,研究该类电机齿槽转矩、空载反电势产生的机理,分析隔磁桥尺寸、永磁体嵌入深度及永磁体厚度等参数对电机齿槽转矩、空载反电势的影响。基于有限元分析软件Ansoft,以减小齿槽转矩、提高空载反电势、提高电机出力、降低噪声为目的,对该电机进行优化分析。仿真结果表明,当永磁体厚度为5.5 mm、隔磁桥宽度为4.5 mm、永磁体嵌入深度为14 mm时,电机的齿槽转矩最小、空载反电势正弦性较高、幅值较大,运行性能最优。研究成果为该类电机在电动汽车的应用奠定了一定的基础。     

开关磁链直线电机中永磁体厚度参数的研究

分析了永磁开关磁链电机气隙磁通密度约束的特征表达式,指出其特殊的气隙磁通密度与永磁体厚度具有类似抛物线形的约束关系。同时,还得到永磁体厚度与电源频率、最大速度等之间的约束关系。通过数值分析研究,验证永磁体厚度hm变化时电机性能的变化符合上述约束关系的变化规律,并计算了样机参数,通过温度场仿真验证了永磁体的安全性能。     

非均匀磁极盘式无铁心永磁ISG电机设计与分析

为了提高集成式起动-发电机(ISG)的输出特性,降低电机成本,利用Halbach阵列永磁体理论,结合盘式电机三层叠式绕组技术,提出非均匀极弧长度Halbach盘式无铁心永磁ISG电机。首先,分析了电机结构及特点和电磁场计算过程。其次,以电机气隙磁场分布作为设计指标,利用三维有限元分析软件对电机的永磁体极弧比例、电枢直径比、转子轭部厚度等结构参数进行参数化优选。与预估结构参数对比表明:优选后电机永磁体主副磁极比例为5∶2∶1∶2时,气隙磁密基波幅值提高了9.72%。三层叠式绕组可增加线圈有效边长度,提高气隙磁场利用率,感应电动势平均值增加了8%。     

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。     

动磁型同步表面电机的磁场和推力

针对传统定位工作台速度和定位精度低的缺点，提出了一种采用定子铁心和相互垂直分布的两对推力绕组做定子、动子平台，以及附着在其下表面的4个Halbach磁阵做动子的动磁型同步表面电机．采用分离变量法获得了表面电机磁场强度、磁通量密度、磁通量、反电动势和电磁推力的表达式，并分析了磁阵厚度、节距、极数、线圈厚度和空气隙长度等不同设计参数对表面电机推力的影响，得到了在最大推力下表面电机的设计参数．将计算结果与二维有限元结果进行对比，证明了分析方法的正确性和参数计算方法的可靠性，为进行表面电机动力学建模和仿真，以及伺服控制系统的开发和设计提供了研究基础．     

双凸极永磁电机结构尺寸对性能的影响

提出了一种新型12/8极的双凸极永磁电机,该电机定转子铁芯均由硅钢片叠压而成.通过2D有限元计算和仿真分析了电机的结构、基本工作原理和非线性建模,并讨论了电机结构尺寸变化对其性能的影响,如定子磁轭厚度、转子极弧宽度和转子斜槽角度.最后对电机的控制策略进行了优化.     

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.     

烧结钕铁硼电机磁体粘接工艺研究

正一、引言在稀土永磁电机应用中,由于钕铁硼永磁材料的居里温度较低,温度系数较高,因而在高温使用时磁损失较大。早期在小容量的PMSM设计中,转子温升问题并没有引起学者们足够的重视。实际上,定子齿槽效应、绕组磁动势的非正弦分布和绕组中的谐波电流所产生的谐波磁动势也会在转子永磁体、转子轭和绑扎永磁体的金属护套中引起涡流损耗。通常情况下,与定子的铜损和铁损相比,转子涡流损耗很小,所以很少有人研究转子涡流损耗对转子永磁体的影响。永磁体内是存在涡流的,并且随着电机功率的提高,永磁体的体积变大,加之转子散热差,该损耗会引起较高温升,在极     

电动汽车用内置式永磁无刷直流电机设计研究

设计一台电动汽车用内置式永磁无刷直流电动机,分析气隙尺寸、永磁体厚度、定子绕组匝数等主要结构参数对电机效率、转矩电流比的影响,针对电动车辆复杂的工况对比分析不同负载率下电机的运行性能,完成优化样机研制及测试.研究结果表明:在机械加工能力允许的前提下,适当减小气隙长度可提高电机低速区性能;在兼顾成本的同时,适当增加永磁体用量可提升电机整体性能;适当减少绕组匝数可提高电机高速区性能,但会导致低速区的转矩电流比下降.电机在额定负载时整体效率最高,说明设计方案对额定点的选取合理;转矩电流比随负载率的增加而增大,分析认为这与输出转矩中的磁阻转矩分量有关,这是内置式永磁电机与表贴式永磁电机的一个重要区别,设计需要特别注意.样机测试结果表明:恒转矩区和恒功率区的转矩、功率都满足驱动系统要求.     

“磁筛”作用富氧结构磁场优化

对利用"磁筛"作用从空气中富集氧气的永磁体结构进行优化研究.在由两块方形永磁体叠放构成的磁场空间中,中心磁感应强度以及磁场空间对氧气分子的拦截能力随着磁体厚度的增加逐渐提高,但提高速率逐渐减缓,通过增加永磁体厚度增强磁场强度存在一定的饱和度.方形永磁体厚、长尺寸一定时,增加磁体宽度方向的尺寸使磁场空间内的磁感应强度逐渐降低,且在宽度方向上磁场均匀度降低,只有当永磁体厚宽比大于1时,磁场空间内磁场才能满足"磁筛"结构磁场空间内磁场均匀度的要求.永磁体厚度、宽度一定时,磁体长度变化对磁场空间磁感应强度影响较小,可以通过适当增加磁体长度,延长"磁筛"结构对空气的作用时间,增强"磁筛"结构的富氧效果.     

次级粘合薄磁的直线平板电磁阻尼器研究

为了在不改变阻尼器尺寸、形状、永磁体型号以及次级金属板材料的情况下提高阻尼力,提出了一种在次级粘合一块薄磁的方案。以一个典型的直线平板电磁阻尼器为例,利用有限元分析软件,对其气隙磁场、阻尼力以及轭板外环境磁场进行了仿真分析。仿真结果表明,次级粘合薄磁后,其x方向(次级运动方向)的阻尼力显著提高,z方向的平均阻尼力不足x方向的1%。铁磁材料轭板减小了初级永磁体外侧磁阻,降低了阻尼器外部漏磁。同时,铁磁轭板在初级磁场中被磁化,增加了阻尼器边缘磁感应强度,同样有利于提高次级在此处的阻尼力。     

内嵌式变频永磁同步电动机设计及性能分析

采用有限元法分析了内嵌式变频永磁同步电动机转子永磁体各尺寸对电机气隙磁密和静动态特性及性能影响,研究了矩形和V形两种永磁体结构转子的永久磁极各尺寸选择依据和范围,利用分析结果分别设计了矩形和V形永磁体转子两种内嵌式永磁同步电动机。针对所设计的矩形永磁体转子内嵌式变频永磁同步电动机的交直轴电感参数和永磁体磁链值进行了有限元计算,对电机参数的实验测试结果证明了理论分析的正确性,分析结果为内嵌式变频永磁同步电机的设计和参数计算提供了理论依据。     

限定尺寸的无线电能传输线圈优化设计

为优化设计尺寸约束的无线电能传输系统线圈,提高系统传输效率,通过ANSYS软件对传输线圈进行建模仿真和实验验证的方法研究了双线圈串串拓扑结构的等效电路模型和线圈模型参数,得到了在尺寸约束条件下优化平面螺旋线圈的主要影响因素,然后以品质因数为衡量标准,利用ANSYS软件对传输线圈部分进行研究和设计,找到尺寸约束下线圈的最佳缠绕方式,最后根据理论和仿真的优化结果绕制线圈,并通过实验验证了理论研究和设计的可行性.结果表明:优化线圈组经过实验相比于两个对照线圈组传输效率由0.85和0.87提高到了0.97,分别提升了14.1％和11.4％.可见在尺寸约束的条件下根据理论和仿真的优化结果绕制的线圈能有效提升系统的传输性能.     

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...     

轴向磁通电机中Halbach阵列永磁体的解析优化方法

为了进一步增大采用软磁复合材料铁心的轴向磁通永磁电机的电磁转矩,针对其不等宽的两段式Halbach阵列永磁体进行解析优化,利用无槽2D等效模型和有槽气隙相对磁导率解析了气隙磁场和电磁性能;进而基于电磁转矩的导数和复化求积公式推导了使电磁转矩最大化的Halbach阵列最优轴向充磁系数的表达式;采用轴向磁通永磁电机的3D有限元方法分析验证了气隙磁场、反电动势、电磁转矩以及Halbach阵列最优轴向充磁系数的解析解的准确性。Halbach阵列解析优化的结果表明:当轴向充磁系数为0.82时,轴向磁通永磁电机的电磁转矩达到最大;最优轴向充磁系数取决于极对数、永磁体厚度、电机径向尺寸和气隙宽度等;当极对数为5时,最优轴向充磁系数会随着永磁体厚度的增加而减小,而电机径向尺寸的增加会导致最优轴向充磁系数的增大;气隙宽度对最优轴向充磁系数的影响较小,基本可以忽略。     

基于高磁导率铁芯的磨粒传感器性能提高方法

为了提升电感式油液磨粒检测传感器对小尺寸磨损颗粒的检测能力,设计了一种添加高磁导率铁芯的电感式油液磨粒检测传感器。通过在传感器激励线圈及感应线圈外侧添加高磁导率铁芯,优化传感器内部磁特性,以增强磨损颗粒引起的局部磁场扰动,提高传感器输出的感应电动势幅值。分析结果表明,添加高磁导率铁芯即可有效提高传感器背景磁感应强度,减小磁场向无效方向的泄漏,增强其检测灵敏度。最终,通过为传感器各线圈匹配相应厚度的高磁导率铁芯,磨损颗粒引起的传感器输出感应电动势幅值均提高25%以上。本研究使电感式磨粒检测传感器对机械设备初期异常磨损阶段所产生的小尺寸磨损颗粒具备更好的检测性能,也为传感器性能提高方法及其优化设计提供了新的技术方向。     

永磁无刷直流电机优化设计与仿真

利用遗传一模拟退火混合算法,以磁钢厚度、气隙高度、磁钢宽度、极孤系数、电枢长径比为优化变量,以起动电流、转子轭部磁密、起动转矩、槽满率为约束条件,以减小电机的转矩脉动为目的,编写永磁无刷直流电动机的优化设计程序。利用ANSOFT有限元软件对电机进行优化前后动静态仿真对比实验。结果表明,永磁无刷直流电机优化后的转矩脉动明显减小。     

磁场调制型磁齿轮机构转矩特性有限元分析

磁场调制型磁齿轮机构是一种新型磁齿轮装置,在对其基本结构和工作原理进行分析的基础上,利用Ansoft Maxwell软件建立了该机构的有限元模型。通过数值计算,分析了气隙厚度、调磁环厚度、永磁体厚度、磁极对数、轴向长度和偏心距对外转子最大输出转矩和转矩密度的影响规律。结果表明:构件偏心对磁齿轮机构转矩特性及转矩密度影响很小,其它参数对磁齿轮机构的输出转矩及转矩密度均有较大影响。此研究可以为磁齿轮系统参数优化提供依据,同时也为该机构的动态仿真奠定基础。     

动磁直线电机驱动压缩机的建模与仿真

通过控制三端双向可控硅的导通时间来控制活塞位移的方法，建立了动磁直线电机驱动的压缩机的机械系统、热力系统及电磁系统数学模型．用该模型分析了压缩机的动态性能，得出了不同导通时间的电机线圈电压、电流及活塞行程和上死点位置．结果表明：仿真与实验结果吻合较好，表明该模型是行之有效的，控制及求解方法是正确的．由于考虑了等效阻尼系数的可变性、电机参数的准确性及算法对仿真结果的影响，使得仿真与实验结果误差小于10％，完全可以满足工程设计的需求．该模型具有可靠性好、准确性高、应用方便等特点，为压缩机系统参数的优化设计提供了新的途径，可以作为设计开发直线压缩机的一个有效工具．     

他激直流发电机磁极铁心和磁轭的涡流对於电机动特性的影响

本文首先用一个等效的短路线圈来代替他激直流发电机磁极铁心和磁轭中涡流的效应,从而求得电机的动特性方程式。接着讨论了动特性参教的计算公式,并以我国自制的Ｚ－２８．５（仿苏 Ｈ２８．５）型直流发电机为例,将分析结果与实际情况作一比较。最后还谈到量测动特性参数的方法。