表面埋入式永磁电机磁场解析 被引量：29

1

作者 郭思源 周理兵 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期710-718,共9页

准确计算永磁电机的气隙磁场分布是设计、优化电磁性能的关键。该文在二维极坐标平面内建立表面埋入式永磁电机的精确子域解析模型,求解区域划分为定子槽子域、气隙子域和转子槽子域,根据分离变量法求解各子域的矢量磁位通解,并利用各... 准确计算永磁电机的气隙磁场分布是设计、优化电磁性能的关键。该文在二维极坐标平面内建立表面埋入式永磁电机的精确子域解析模型,求解区域划分为定子槽子域、气隙子域和转子槽子域,根据分离变量法求解各子域的矢量磁位通解,并利用各子域之间的边界条件得出相关谐波系数。模型考虑了普通/交替极转子结构,永磁体径向/平行充磁方式,隔齿绕/全齿绕两种形式的分数槽集中绕组,可计算电机空载磁场、电枢磁场和负载磁场分布。以一台40极48槽交替极转子结构永磁电机为例,将气隙磁密波形的解析计算结果与二维有限元结果相比较,验证了解析模型的准确性。 展开更多

关键词 表面埋入式永磁电机 精确子域模型 分数槽集中绕组 交替极转子

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基于精确子域模型的永磁直线同步电机空载磁场解析计算 被引量：26

2

作者 王明杰 徐伟 +2 位作者 杨存祥 邱洪波 朱建国 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期942-953,共12页

准确计算永磁直线同步电机(PMLSM)磁场分布是得到电机参数及性能的前提,而建立精确的数学模型则是求解电机磁场问题的关键。鉴于PMLSM传统解析理论在齿槽效应对气隙磁场影响的求解上存在局限性,提出PMLSM精确子域模型以得到精确磁场分... 准确计算永磁直线同步电机(PMLSM)磁场分布是得到电机参数及性能的前提,而建立精确的数学模型则是求解电机磁场问题的关键。鉴于PMLSM传统解析理论在齿槽效应对气隙磁场影响的求解上存在局限性,提出PMLSM精确子域模型以得到精确磁场分布。计及永磁体相对磁导率、电机槽深、所有槽与槽之间对磁场分布的相互影响,采用标量磁位分别建立PMLSM永磁体、气隙、槽子域拉普拉斯方程。根据各子域交界面边界条件,基于傅里叶级数法,列出所有边界条件方程组,并建立端部等效模型,求解得到各子域标量磁位和空载磁通密度分布,进而探讨各个齿槽、端部区域对气隙磁场空间分布的影响。有限元结果证明了所用解析方法的准确性。 展开更多

关键词 永磁直线同步电机 精确子域模型 空载磁场 解析计算 有限元法

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基于精确子域模型的游标永磁电机解析磁场计算 被引量：23

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作者 郭思源 周理兵 +1 位作者 曲荣海 凌在汛 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第30期71-80,12,共10页

游标永磁电机是一种基于磁场调制原理的新型电磁传动装置,适用于船舶推进、风力发电等低速大转矩的应用场合。准确计算游标永磁电机的磁场分布是设计、优化电磁性能的关键。关于电机解析磁场计算,该文讨论和比较了一极一槽模型和精确子... 游标永磁电机是一种基于磁场调制原理的新型电磁传动装置,适用于船舶推进、风力发电等低速大转矩的应用场合。准确计算游标永磁电机的磁场分布是设计、优化电磁性能的关键。关于电机解析磁场计算,该文讨论和比较了一极一槽模型和精确子域模型。以表贴式游标永磁电机为研究对象,在气隙子域建立拉普拉斯方程,在槽子域和永磁体子域建立泊松方程,根据分离变量法直接求解。模型建立在二维极坐标下,考虑了径向/平行/Halbach充磁,单层/双层绕组分布,内/外永磁转子结构,可计算电机空载磁场、电枢磁场和负载磁场分布。在解析模型的基础上,求解了气隙磁密分布、空载反电势和绕组电感,相关有限元结果验证了解析结果的准确性。 展开更多

关键词 游标永磁电机 精确子域模型 解析法 磁场分布

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Halbach阵列盘式永磁电机的解析计算 被引量：18

4

作者 郭保成 黄允凯 +1 位作者 彭飞 董剑宁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期289-295,共7页

以一台Halbach阵列盘式永磁电机为对象,采用精确子域法,在直角坐标系下推导该电机空载气隙磁场的解析计算方法。该方法通过分离Halbach永磁体,得到各永磁体的磁化强度,通过叠加法合成最终磁化强度,根据边界条件求解电机的磁场,继而获得... 以一台Halbach阵列盘式永磁电机为对象,采用精确子域法,在直角坐标系下推导该电机空载气隙磁场的解析计算方法。该方法通过分离Halbach永磁体,得到各永磁体的磁化强度,通过叠加法合成最终磁化强度,根据边界条件求解电机的磁场,继而获得相关电磁性能。将有限元计算结果和实验结果分别与解析计算结果进行对比,结果表明所推导的解析方法具有较高的精度。该文所述模型可推广至绝大部分Halbach阵列结构,对该类型电机的快速计算具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 盘式永磁电机 Halbach阵列结构 精确子域模型 电磁特性

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基于精确子域模型的带护套转子高速永磁电机转子涡流损耗解析方法 被引量：9

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作者 佟文明 侯明君 +1 位作者 孙鲁 吴胜男 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第16期4047-4059,共13页

现有二维精确子域法在计算转子涡流损耗时,为了便于系数矩阵求解,通常忽略涡流反作用的影响。对于高速永磁电机,电枢电流中含有大量的时间谐波,涡流反作用对转子损耗影响大,忽略涡流反作用会严重影响计算精度。该文基于精确子域法,通过... 现有二维精确子域法在计算转子涡流损耗时,为了便于系数矩阵求解,通常忽略涡流反作用的影响。对于高速永磁电机,电枢电流中含有大量的时间谐波,涡流反作用对转子损耗影响大,忽略涡流反作用会严重影响计算精度。该文基于精确子域法,通过在有源区域内求解包含时间导数及导体运动速度的扩散方程,建立了一个考虑涡流反作用和各次时空谐波的高速永磁同步电机转子涡流损耗解析模型。为提高计算精度,该模型对槽口建立方程考虑槽口对磁场分布的影响。为提高计算速度,利用电机的周期性,建立周期性边界条件。通过该解析模型研究了不同变频器开关频率及气隙长度下,各次时空谐波在转子上产生的涡流损耗变化规律。通过对一台7.5kW非晶合金高速永磁电机进行损耗分离实验,将解析结果与有限元、实验结果对比,证明了所提出解析模型的正确性。 展开更多

关键词 高速永磁电机 精确子域模型 涡流反作用 周期性边界条件 损耗分离实验

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基于子域分析模型的实心转子感应电机磁场解析 被引量：6

6

作者 张守首 郭思源 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第20期4285-4296,共12页

子域分析技术作为一种简捷高效的磁场解析方法,已在电机恒定磁场解析领域获得广泛应用。该文以实心转子感应电机为例,将子域分析技术拓展到电机磁准静态场解析领域。在二维极坐标平面内,将实心转子感应电机求解区域划分为定子槽子域、... 子域分析技术作为一种简捷高效的磁场解析方法,已在电机恒定磁场解析领域获得广泛应用。该文以实心转子感应电机为例,将子域分析技术拓展到电机磁准静态场解析领域。在二维极坐标平面内,将实心转子感应电机求解区域划分为定子槽子域、气隙子域和实心转子子域,从而在复频域建立考虑定子开槽影响的实心转子感应电机精确子域解析模型。该解析模型着重求解实心转子子域的偏微分方程,根据运行方式的不同,分别给出同步运行和异步运行两种工况下的解析表达式。在解析计算结果的基础上,根据磁链法计算实心转子感应电机的运算电感。最后,通过二维时谐有限元分析验证了解析模型的准确性。 展开更多

关键词 实心转子感应电机 精确子域模型 磁场解析 定子开槽 运算电感

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基于精确子域模型的双定子磁通反向电机磁场解析计算

7

作者 邹定琛 曹江华 《微电机》 2022年第2期15-23,共9页

双定子磁通反向电机是一种基于磁场调制原理的新型永磁电机,适用于船舶推进、风力发电等低速大转矩的应用场合。相较于传统的磁通反向电机,双定子拓扑能够解除单定子磁通反向电机永磁体和绕组的空间冲突问题,但同时也会增加其边界条件... 双定子磁通反向电机是一种基于磁场调制原理的新型永磁电机,适用于船舶推进、风力发电等低速大转矩的应用场合。相较于传统的磁通反向电机,双定子拓扑能够解除单定子磁通反向电机永磁体和绕组的空间冲突问题,但同时也会增加其边界条件的复杂度。准确计算双定子磁通反向电机的磁场分布是设计、优化电磁性能的关键,而建立精确的数学模型则是求解电机磁场问题的关键,双定子磁通反向电机边界条件复杂,求解传统单定子电机齿槽效果的保角变换法已经不再适用。本文采用子域模型法,以具有复杂边界的双定子磁通反向电机为研究对象,在不同气隙子域建立二维矢量拉普拉斯方程,在永磁体区域建立二维矢量泊松方程,根据分离变量法直接求解,在解析模型的基础上,求解了气隙磁密及其齿槽转矩的分布,并用有限元仿真软件验证了其准确性。 展开更多

关键词 双定子磁通反向电机 精确子域模型 空载磁场 解析计算

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考虑驱动线圈位移变化的电动振动台非线性电磁力建模与分析 被引量：1

8

作者 左曙光 黄荣奎 +1 位作者 冯朝阳 胡坤 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第21期4441-4448,共8页

该文在二维平面直角坐标系内建立电动振动台的精确子域解析模型,求解区域划分为励磁线圈区域、驱动线圈区域和气隙区域,并采用基于傅里叶理论的通用公式给出各子域的磁感应强度通解,通过各子域之间的边界条件确定通解中的未知系数,从而... 该文在二维平面直角坐标系内建立电动振动台的精确子域解析模型,求解区域划分为励磁线圈区域、驱动线圈区域和气隙区域,并采用基于傅里叶理论的通用公式给出各子域的磁感应强度通解,通过各子域之间的边界条件确定通解中的未知系数,从而实现电动振动台的磁场解析。以某一大型电动振动台为例,将气隙磁通密度解析计算结果与二维有限元结果相比较,验证了解析模型的准确性。最后,在静态磁场解析结果基础上,考虑驱动线圈位移变化,利用电磁力求解公式计算得出驱动线圈随位移变化的非线性分布的电磁力。通过分析得出,负载磁场对原励磁磁场的影响使得气隙中磁通密度分布的不均匀性加剧,从而导致驱动线圈在运动过程中受到非线性的电磁力。 展开更多

关键词 电动振动台 精确子域模型 位移变化 非线性电磁力

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部分分段Halbach永磁同步电机优化设计 被引量：22

9

作者 高锋阳 齐晓东 +2 位作者 李晓峰 袁成 庄圣贤 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期787-800,共14页

针对高功率密度的永磁同步电机齿槽转矩及永磁体涡流损耗大的问题,设计一种部分分段Halbach结构的表贴式永磁同步电机,永磁体采用Halbach充磁方式,每极分为三段,主磁极采用单侧部分分段,边界磁极与主磁极不等厚且不等宽。采用精确子域... 针对高功率密度的永磁同步电机齿槽转矩及永磁体涡流损耗大的问题,设计一种部分分段Halbach结构的表贴式永磁同步电机,永磁体采用Halbach充磁方式,每极分为三段,主磁极采用单侧部分分段,边界磁极与主磁极不等厚且不等宽。采用精确子域模型法,将求解域划分为永磁体、气隙、槽身和槽口四个区域,在二维极坐标下计算电机空载气隙磁通密度及齿槽转矩。建立10极12槽三维电机模型进行电磁仿真分析。结果表明,部分分段Halbach结构降低了永磁体涡流损耗、齿槽转矩及永磁体体积。同时,在有限元应力场中建立三维永磁同步电机求解模型,求得等效应力和总变形,确保部分分段结构永磁体的机械强度维持在允许范围内。 展开更多

关键词 永磁同步电机 精确子域模型法 部分分段Halbach结构 等效应力

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不等宽不等厚Halbach部分分段永磁同步电机电磁性能解析计算与优化分析 被引量：13

10

作者 高锋阳 齐晓东 +2 位作者 李晓峰 陶彩霞 高鹏 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期1398-1414,共17页

针对高功率密度的永磁同步电机电磁转矩波动和永磁体涡流损耗大的问题,提出一种Halbach部分分段结构,永磁体采用Halbach充磁方式,每极分为三段,主磁极采用单侧部分分段,边界磁极与主磁极不等厚且不等宽,并将其永磁体扩展为两种型式,即Ha... 针对高功率密度的永磁同步电机电磁转矩波动和永磁体涡流损耗大的问题,提出一种Halbach部分分段结构,永磁体采用Halbach充磁方式,每极分为三段,主磁极采用单侧部分分段,边界磁极与主磁极不等厚且不等宽,并将其永磁体扩展为两种型式,即Hat型和T型。采用精确子域模型法,将求解域划分为槽身、槽口、气隙以及永磁体四个区域,在二维极坐标下计算电机负载气隙磁通密度分布和电磁转矩。建立10极12槽三维电机模型对Hat型、T型以及其他相关五种电机结构进行电磁仿真、分级优化以及对比分析,求出最优Hat型和T型结构。结果表明,Halbach部分分段结构可以降低永磁体涡流损耗、电磁转矩波动以及负载气隙磁通密度总谐波畸变率(THD),T型Halbach部分分段结构的电磁性能高于Hat型,而Hat型Halbach部分分段结构可以进一步减小永磁体体积,节约生产成本。同时,在有限元应力场中建立三维永磁同步电机求解模型,求得等效应力和总变形,确保Hat型和T型Halbach部分分段结构永磁体的机械强度都维持在允许范围内。 展开更多

关键词 永磁同步电机 精确子域模型法 Halbach部分分段结构 电磁转矩波动 永磁体 涡流损耗

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基于精确子域模型法的表贴式直线电机永磁体磁场解析

11

作者 邵鹏程 许金 +1 位作者 梁清心 张逸超 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2024年第3期66-71,共6页

在永磁同步电机的设计工作中,磁场解析计算是一项十分重要的工作。为此,针对表贴式直线电机永磁体的磁场开展了解析建模工作。首先,将伪周期法与精确子域法相结合,求解出了在特定伪周期下的永磁体虚拟阵列的磁场分布解析式;其次,使伪周... 在永磁同步电机的设计工作中,磁场解析计算是一项十分重要的工作。为此,针对表贴式直线电机永磁体的磁场开展了解析建模工作。首先,将伪周期法与精确子域法相结合,求解出了在特定伪周期下的永磁体虚拟阵列的磁场分布解析式;其次,使伪周期趋近无穷,利用傅里叶级数与傅里叶变换之间的对应关系,求得单个永磁体的磁场分布解析式,并借助有限元方法仿真验证了其准确性;再次,利用永磁体的磁场分布解析式,推导了一类表贴式直线电机的永磁体阵列的磁场分布解析式,实现了对于表贴式直线电机磁场的精确刻画;最后,利用有限元方法仿真验证了准确性。 展开更多

关键词 精确子域模型法 伪周期法 傅里叶逆变换

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轨道交通列车永磁同步电机涡流损耗抑制措施研究 被引量：1

12

作者 于海阔 张利军 +2 位作者 靳凯 毕京斌 赵海波 《城市轨道交通研究》 北大核心 2022年第6期134-142,共9页

针对轨道交通列车PMSM(永磁同步电机)齿槽转矩和涡流损耗大的问题,提出了一种主磁极中心部分分段Halbach PMSM模型。在二维极坐标系下构建主磁极中心部分分段Halbach PMSM解析模型,并采用精确子域模型法,对该模型在空载、电流源激励及... 针对轨道交通列车PMSM(永磁同步电机)齿槽转矩和涡流损耗大的问题,提出了一种主磁极中心部分分段Halbach PMSM模型。在二维极坐标系下构建主磁极中心部分分段Halbach PMSM解析模型,并采用精确子域模型法,对该模型在空载、电流源激励及负载等工况下的气隙磁密和电磁转矩进行了计算。通过对10极12槽PMSM有限元模型的计算验证解析模型的正确性。将该有限元模型与另外8种结构的PMSM模型的各项电磁性能进行对比分析,并在有限元应力场中建立三维PMSM模型,通过计算得到PMSM的等效应力和总变形。结果表明,十字型主磁极部分分段Halbach PMSM模型能在保证其他指标较优的前提下,大幅度降低涡流损耗。 展开更多

关键词 轨道交通列车 永磁同步电机 精确子域模型法 涡流损耗

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