磁体斜边永磁电机铁耗的解析计算

基于Slemon等表面置磁型永磁电机(PMSM)的改进铁耗算法,推导了考虑磁体边缘斜角时定子齿与轭的磁通密度的幅值及其时间变化率的表达式,提出了永磁电机定子齿与轭平均涡流损耗密度的解析计算方法,由此建立了永磁电机铁耗的解析模型.结果表明:磁体边缘斜角技术能有效地减少铁耗.实验和模型计算结果吻合,验证了该方法的正确性和有效性.     

永磁电机气隙磁场的解析分析

提出了一种永磁电机气隙磁场分析的解析法，实验结果验证了本文解析法的正确性。该方法简便实用，适用于工程设计。     

基于解析模型的永磁同步电机涡流损耗计算

提出了一种表贴式带保护套永磁同步电机转子涡流损耗的快速解析模型,同时考虑了定子时空谐波、涡流反作用和永磁体周向分段3种情况。在考虑永磁体周向分段时,忽略次生谐波及其耦合影响,以简化计算过程。将此解析模型应用在6相24槽14极永磁同步电机上,首先对其结果进行收敛性分析,减少截断误差的同时提高了计算效率;然后用时步有限元法等进行精度验证,得到的平均涡流损耗与本模型解析解较为吻合;最后由解析模型,绘制永磁体层中的涡流电密图。本解析模型可以快速得到涡流损耗的响应面,为电机设计及优化迭代提供理论依据。     

中心部分分段Halbach永磁同步轮毂电机解析计算与优化设计

针对永磁同步轮毂电机转矩脉动和涡流损耗大的问题,提出一种主磁极中心部分分段结构。采用Halbach充磁方式,永磁体主磁极中心部分分段,边界磁极与主磁极不等宽不等厚。首先,在二维极坐标系下构建解析模型,采用精确子域模型法,对解析模型在空载、电流源激励及负载下的气隙磁密和转矩进行计算。其次,建立10极12槽永磁同步电机模型并对其进行有限元仿真验证,提出一种分级优化方法,对电机结构参数进行优化,从而达到降低永磁同步电机气隙磁密谐波畸变率、转矩脉动及涡流损耗的目的。最后,与相关8种磁极结构永磁同步电机模型的各项电磁性能展开对比。结果表明：分级多变量多目标优化算法提高了优化效率与精度;十字型主磁极中心部分分段Halbach永磁同步电机可以显著减小涡流损耗,有利于牵引电机过载运行;H型主磁极中心部分分段Halbach永磁同步电机可以显著降低转矩脉动,提高电磁转矩和机车稳定运行能力。     

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.     

考虑铁耗时永磁同步电机的转子磁场定向矢量控制

提出了基于Matlab考虑铁耗的永磁同步电机(PMSM)控制系统仿真建模方法.在Matlab/Simulink环境下,构建了考虑铁耗时永磁同步电机转子磁场定向矢量控制的仿真模型.仿真结果证明了该系统模型的可行性,并验证了其控制算法,为实际的永磁同步电机控制系统设计和调试提供了一种新的方法和手段.     

圆筒型无铁心永磁直线电机空载磁场解析计算

针对轴向充磁圆筒型无铁心永磁直线电机,提出一种在圆柱坐标系下基于磁荷法的空载磁场解析计算方法.利用该解析法对无铁心直线电机的空载磁场分布进行分析,得出空载磁场的轴向和径向磁场分布表达式,并结合电机结构参数,推导出电机的反电势和推力.之后分别采用该解析法和有限元法计算了某型号圆筒型无铁心永磁直线电机的空载磁场、反电势和推力.最后使用有限元法分析了负载电流对电机磁场的影响.结果表明,所提出的解析计算方法的结果与有限元结果非常接近,验证了该解析法的正确性;负载电流对永磁体表面处的电机磁场分布几乎无影响,体现了该种电机结构的优点.     

FOYT53-6型稀土永磁同步电动机磁场有限元计算

由于稀土永磁电机转子中永磁材料的存在,便得传统电机设计的方法无法满足设计要求,因此应将有限单元法应用在永磁电机的设计计算中,本文以一台FOYT53-6型稀土永磁同步电动机作为设计实例,并经实验验证,证明用有限元法设计,计算永磁电机具有较高的精度,计算方法是正确的。     

永磁同步电机转子偏心磁场解析计算

为了快速准确计算两极平行充磁实心圆柱式永磁同步电机(SCPMSM)各种转子偏心参数下的磁场分布,提供研究转子偏心对电机性能影响的有效方法,利用子区域法和摄动法,在二维极坐标平面内建立了考虑定子齿槽效应时的SCPMSM转子偏心磁场解析模型;将求解场域划分为永磁体、气隙和定子槽3类子区域,分别用对应的控制函数来表达,各区域之间用边界条件连接,利用边界条件求出控制方程通解的各个谐波系数。根据摄动理论,将磁场的0阶分量和1阶分量叠加获得相应子域转子偏心磁场分布,利用麦克斯韦应力张量法计算了转子静态偏心以及动态偏心引起的不平衡磁拉力。以一台2极12槽平行充磁SCPMSM为例,将转子偏心磁场以及静态偏心和动态偏心不平衡磁拉力的解析计算结果与有限元计算结果进行对比,验证了解析模型的正确性。     

表贴式永磁电机漏磁导的解析计算

针对有限元法求解空载漏磁系数时计算量大的问题,采用磁路法全面考虑了永磁电机内部4不同漏磁通路径,并根据电机结构尺寸确定各漏磁通的积分区域,不但解决了磁路法在电机结构变化时漏磁系数计算不准确的问题,而且同时具备计算量小的优点。在极弧系数、气隙长度和永磁体厚度分别变化的情况下,漏磁系数的有限元结果与磁路法结果吻合,证明了该文所提出的漏磁导计算方法的准确性。该方法不需要复杂的有限元计算,尤其适用于电机优化设计。     

高效永磁调速器的损耗计算与分析

针对高效永磁调速器各部件的电磁损耗相关问题,以一台1 MW高效永磁调速器为例,基于对损耗的理论分析和涡流场理论,建立了运动涡流场的三维有限元分析模型.利用时步有限元法,对1 MW高效永磁调速器的铜盘损耗、永磁体涡流损耗以及永磁体背衬钢盘对转矩的影响进行了详细的分析与计算.通过对1 MW高效永磁调速器的实验分析和有限元仿真,验证了分析与计算的正确性和规律的实用性.最后深入分析了分段永磁体对永磁体涡流损耗的影响,为永磁调速器的效率分析、散热设计以及损耗优化提供了理论依据.     

永磁同步电动机混沌系统的控制研究

采用自适应控制方法对永磁同步电机混沌系统进行控制研究,当该混沌系统参数未知时,基于Lyapunov稳定性理论,设计了相应的控制器和参数自适应律,使系统的状态控制到任意一个不稳定平衡点,并运用Barbalat引理,在理论上证明了受控系统的渐进稳定性,从而消除了混沌,仿真结果证明了该方法的有效性.     

一种分析永磁电机齿槽转矩的方法

提出了一种基于单个永磁体的永磁电机齿槽转矩分析方法。从单个永磁体与永磁电机产生的齿槽转矩出发,推导了电机合成齿槽转矩的解析表达式,得到了合成齿槽转矩与由单个永磁体引起的齿槽转矩的关系。以两种分数槽绕组永磁电机为例,将解析表达式分析结果与有限元分析结果进行对比。研究结果表明:在由单个永磁体引起的齿槽转矩中,只有一部分齿槽转矩谐波分量出现在合成齿槽转矩中,解析表达式与有限元分析结果一致;验证了理论分析的正确性。所提永磁电机齿槽转矩分析方法是正确有效的。     

考虑铁损的永磁同步电机无位置传感器控制算法

为开发有效可靠的永磁同步电机无位置传感器控制算法,针对考虑铁损电阻的电机等效电路模型,分别在d-q旋转坐标系和α-β静止坐标系下推导得到了扭矩电流状态微分表达式,在此基础上设计滑模观测器观测电机转速和转子位置信号.为验证观测效果,对两种坐标系下的无位置传感器算法进行了仿真和对比分析.根据d-q轴系下转子位置信号准确度低、α-β轴系下观测信号存在高频抖振但准确性高的特点,提出一种基于扩展卡尔曼滤波的融合观测算法.仿真结果表明,该融合观测算法的观测结果误差更小,且具有良好的动态特性,并通过实验验证了融合观测算法的有效性.     

定子槽口宽度对同步电机永磁体涡流损耗影响

采用二维时步有限元法,系统地分析变频供电条件下高功率表贴式永磁同步电机定子槽口宽度对电机漏抗、功率因素、绕组电流、气隙磁密等参数的影响,从而确定永磁同步电机（PWM）波供电下槽口宽度对永磁体涡流损耗的影响. 分析表明,定子槽口宽度由6.0 mm变为2.5 mm,电机漏抗增加,由高直流母线电压变频供电引起的电枢纹波电流得到较好抑制,高次谐波电流得到很好过滤,气隙磁密高次谐波幅值减小,永磁体涡流损耗减小可减小近40%. 同时,对两台不同槽口宽度样机进行永磁体温升试验,验证了分析方法和计算结果的正确性.      

永磁弹簧的设计与计算分析

提出了几种永磁弹簧的设计方案，并给出了相应的计算方法。分别采用解析法、有限元仿真法计算分析了两个永磁体间的磁场力与其距离的关系特性，并由此组合构成不同形式的永磁弹簧，使其合力近似于一般机械弹簧的力学特性。实验结果与理论计算结果接近，表明笔者提出的方法适于永磁弹簧的设计与计算。     

永磁同步电机直接转矩控制系统的改进

介绍了一种恒定开关频率的永磁同步电机直接转矩控制方法,通过定子磁链及幅值给定、定子电流来计算在恒定开关周期内加在电机定子绕组上的电压,采用空间电压矢量调制方法使逆变器的开关器件处于恒定的工作频率.开关频率越高,其控制性能越好.仿真结果验证了方法是有效的.     

Investigation on Static Characteristics of an Axial-Flux Permanent Magnet Machine with Coreless Stator

The static characteristics of an axial-flux permanent- magnet （AFPM） machine with coreless stator were investigated. Two-dimensional analytical method for prediction of the no-load magnetic field in the AFPM machine with eordess stator was derived. Electromotive force （EMF） and axial attraction force were deduced from the analytical method. These values obtained from analytical method were compared with those from finite dement method （FEM） and agree well. Finally, a prototype was built for experimental validation and back EMF was measured. The results confirmed the validity of the proposed analytical method.