中低速磁浮列车速度对直线感应电机牵引力影响

结合中低速磁浮列车工程应用的电机结构参数,基于准一维理论建立气隙磁场数学模型,分析运行速度与电机气隙磁场之间的关系,然后采用有限元仿真从气隙磁场、次级涡流和牵引力3个方面对数学模型进行验证。结果表明,列车速度会影响电机的纵向动态端部效应（LDEE）,导致气隙磁场产生畸变,并在次级感应板上的电机入端、出端区域产生涡流,使电机推力下降、效率降低。对比电机端部半填充槽结构和全填充槽结构的纵向动态端部效应,半填充槽结构的电机牵引力受速度影响更严重。     

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。     

设计磁压以减小高频电感器线圈损耗技术的研究

应用有限元仿真软件研究了高频开气隙功率电感器线圈窗口磁场特征及其引起原因.研究结果表明,气隙(磁压)位置对电感器线圈窗口磁场分布有重要影响,进而严重影响线圈涡流损耗.提出通过设计电感器磁压以减小其线圈涡流损耗的设计方法,对一些采用标准化以及非标准化磁芯的高频功率电感器线圈涡流损耗进行了分析与设计,并给出设计准则.有限元仿真验证了该设计方法可以有效、方便地指导减小高频电感器线圈涡流损耗的研究.     

一种改进的永磁直线电机气隙磁场解析计算方法

为了更加准确地计算永磁直线电机矩形开槽情况下的气隙磁场分布,提出了一种改进的许-克变换解析计算方法.首先,采用等效磁化电流法,建立永磁直线电机初级铁芯无槽情况下的气隙磁场模型;其次,根据永磁直线电机的结构尺寸,并考虑初级铁芯矩形开槽的影响,对传统的许-克变换方法加以改进;然后,利用改进的许-克变换方法,解析计算矩形开槽永磁直线电机的气隙磁场分布.理论分析和真实的数据计算结果表明,与传统的许-克变换方法相比,所提出的方法更接近于有限元软件的计算结果.最后,根据改进的许-克变换解析计算方法,对电机气隙磁场分布进行优化设计,试制了一台短次级圆筒型永磁直线发电机.     

对极型高温超导直流感应加热装置电磁优化

基于高温超导（High Temperature Superconductivity,HTS）直流感应加热技术加热质量好、加热效率高等优点,提出一种基于圆筒形多极直流电机结构的对极铁芯高温超导直流感应加热装置.首先,针对加热装置气隙磁场与铝棒温升特性,采用麦克斯韦方程组与法拉第电磁感应定律,并结合固体热传导方程,建立铝棒加热过程数值模型;其次,兼顾加热装置环形铁芯与直流电机多极结构模式,构建4极与2极电磁模型与热模型;再次,针对铝棒电导率、转速以及长度对铝棒加热过程的影响,利用对极加热装置电磁热模型,研究铝棒内涡流与加热功率的变化过程;最后,针对加热区域磁场强度不足的问题,基于直流电机极靴长度对气隙磁场大小的影响,提出极靴结构改善气隙磁场模型.研究结果表明：2极铁芯结构下铝棒最大磁通密度高于4极结构0.16 T,铝棒最大温度高于4极结构54 K;铝棒内涡流密度和加热功率与铝棒电导率、长度以及转速呈正相关性;极靴结构提高了铝棒磁通密度0.11 T,铝棒温度提升了4.2℃.     

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.     

圆筒型直线感应电动机推力特性计算

本文采用了伽辽金有限元方法,计算了具有运动次级的圆简型直线感应电动机的推力特性.为计及次级运动的感应作用,在扩散方程中增添了运动项,同时考虑了铁芯饱和及涡流效应,以及齿槽和边端效应的影响.所得计算值与实验结果吻合较好.文章还对气隙磁场进行了定量分析.     

直线发电机Halbach充磁结构的改进研究

为改善传统Halbach充磁结构在直线发电机的非气隙侧产生漏磁,导致主磁通含量降低、功率密度变小和带负荷能力下降的问题,提出了在传统的Halbach充磁结构上进行改进,用于改善直线发电机的磁场分布。首先对传统矩形永磁体结构形状进行了改变,提出了梯形、T字形和U字形的Halbach充磁结构的变体,通过分析在不同尺寸下的磁通密度基波含量,从而找到各个变体的最佳设计尺寸。仿真结果表明,U字型Halbach充磁结构比其他几种结构对改善非气隙侧的漏磁作用更加明显,输出功率和效率均得到了提高。     

径向充磁圆筒永磁直线同步电机磁场分析

针对径向充磁圆筒永磁直线同步电机,介绍了一种基于圆柱坐标标量磁位的分离变量法的磁场解析计算方法,并对大气隙无槽电机的气隙磁场分布进行了理论分析,得出气隙磁场轴向和径向磁场分布的解析结果.对有槽电机引入卡特系数,得出了修正的解析结果表达式,解析计算了电机的推力.利用有限元分析法,对磁场和推力计算结果进行了验证.结果表明,该电机气隙磁场的解析法和有限元法的计算结果误差很小,从而验证了标量磁位分离变量法计算气隙磁场及解析计算推力的正确性和实用价值.     

基于振动信号分析的感应电机气隙偏心故障诊断

电机的偏心故障会引起气隙磁场不均匀,由电磁感应理论可知,不平衡的磁场作用在定转子上会产生不平衡磁拉力,使电机发生异常振动,故电机的振动信号可间接反映内部磁场变化,进而有利于判断电机内部是否发生气隙偏心故障.主要分析了振动信号与偏心故障间的关系,先分析电机气隙大小对磁场的影响,计算出振动作用力大小;再通过故障模拟平台测得数据对理论分析得出的故障特征频率进行验证;总结了气隙偏心故障与电机机械振动现象间的关系.     

基于粒子群优化算法主动悬架作动器多目标优化设计

为了使电动轮主动悬架系统的电磁直线作动器具有高推力密度、低铜耗和低推力波动特性,提出基于粒子群算法的圆筒形Halbach永磁直线同步电机作动器多目标优化设计方法,推导Halbach直线作动器径向气隙磁场密度、空载感应电动势、电磁力解析式,并采用有限元法对其进行了验证。基于Halbach磁体结构的气隙磁场进行参数化分析,获得磁体参数优化范围,以永磁体、气隙与槽深尺寸为优化变量,以推力体积比系数、铜耗系数为优化目标,采用基于自适应罚函数的多目标随机粒子群优化算法对作动器结构参数进行优化,并利用模糊集合理论对Pareto最优解进行选优。研究结果表明:优化后作动器结构紧凑,且作动器铜耗及波动明显降低,验证了作动器设计的正确性与多目标优化的有效性。     

盘式永磁无刷直流发电机

阐述了轴向磁场盘式永磁无刷直流发电机的结构及其特点，提出了气隙磁场的简化模型，并对三维磁场进行了分析，在此基础上探讨了这种电机的设计方法，以最大功率输出为优化目标，导出了几个简单实用的设计公式。６极９相样机的实测数据证实了分析和设计方法的正确性。这种无刷直流发电机结构紧凑，效率高，特别适用于由引擎驱动的发电系统。     

盘式永磁无刷直流发电机

阐述了轴向磁场盘式永磁无刷直流发电机的结构及其特点，提出了气隙磁场的简化模型，并对三维磁场进行了分析，在此基础上探讨了这种电机的设计方法，以最大功率输出为优化目标，导出了几个简单实用的设计公式。６极９相样机的实测数据证实了分析和设计方法的正确性，这种无刷直流发电机结构紧凑，效率高，特别适用于由引擎驱动的发电系统。     

基于Halbach阵列的永磁直线电机的有限元分析

本文介绍了永磁体的一种新型排列方式—Halbach阵列。将此阵列引入到永磁直线电机的设计中,利用有限元分析软件ANSYS进行了建模和仿真,绘制了磁场分布曲线,电磁力分布曲线以及气隙分布密度曲线等。     

电机双开梨形槽气隙磁场的次纯函数解

本文应用复变函数保角映射理论把电机双开梨形槽气隙磁场映射为均匀磁场,把磁感强度用次纯函数来精确表示。通过它对电机双开梨形槽气隙磁场的分布进行定量分析。     

多相交流电机端部漏感系数的计算与测量

对多相交流电机端部漏感系数进行了计算与测量,在用气隙电流代替气隙的作用,用镜像电流代替铁磁媒质的作用,把电机端部磁场问题简化均匀空气媒质中磁场问题的基础上,根据毕奥－萨法定理,对交流电机端部磁场作了进一步分析,推导出了定子线圈磁通量的有关计算公式,并对一交流电机端部的自感互感系数进行了计算和测量。     

多相交流电机端部漏感系数的计算与测量

对多相交流电机端部漏感系数进行了计算与测量.在用气隙电流代替气隙的作用,用镜像电流代替铁磁媒质的作用,把电机端部磁场问题简化为均匀空气媒质中磁场问题的基础上,根据毕奥-萨法定理,对交流电机端部磁场作了进一步分析,推导出了定子线圈磁通量的有关计算公式,并对一交流电机端部的自感互感系数进行了计算和测量.     

基于双重傅立叶变换的永磁转子涡流损耗分析

为了优化永磁转子结构,降低转子涡流损耗,分析了表面贴式高速永磁同步电机气隙磁场齿槽效应产生的转子涡流损耗.研究了表面贴式永磁同步电机转子永磁体磁化模式,建立了永磁同步电机转子涡流损耗数学模型,分析了永磁同步电机静态气隙磁场,提取气隙磁场样本数据.采用双重傅里叶变换,研究和比较了四极永磁同步电机永磁体在Halbach磁化和平行磁化时,由齿槽效应引起的气隙磁场时空谐波和对应的转子涡流损耗,并采用瞬态有限元法计算了空载时的转子涡流损耗.结果表明:永磁体采用Halbach磁化模式,能够有效降低气隙磁场高次谐波,转子涡流损耗约为平行磁化时的34%.     

确定饱和电机气隙磁场谐波的新方法

本文提出一种把分析气隙磁场的数值方法和解析方法结合起来以求解在饱和条件下电机气隙谐波磁场的方法。这种方法能求出在饱和条件下气隙谐波磁势及开槽等因素引起的谐波磁场,和由于饱和所出现的谐波磁场,这两种可以是同次而不同速的谐波磁场。根据这种新方法所给出的结果,可对电机性能进行准确合理的分析。本文所做的算例结果,证明了这种方法的正确性。     

直线感应电动机高速运动时的终端效应

为了深入了解直线感应电机的端部效应,以提高其性能,建立了直线感应电动机理想的一维数学模型,根据电磁场理论导出气隙方程的解,分析了模型的解及相关参数与磁场和推力的关系.分析表明:直线感应电动机高速运动时的端部效应主要由入端效应波引起,可采取增加电机极数,增大电机的次级电阻、气隙和电源频率,采用双层绕组或增加补偿绕组等措施,减轻端部效应的影响.