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同心式磁力齿轮磁场及转矩全局解析法分析

中国电机工程学报 2012年第30期32卷 139-146+22页

作者：井立兵章跃进上海大学机电工程与自动化学院

准确计算磁力齿轮电磁转矩是设计、分析磁力齿轮的关键,采用二维全局解析法计算同心式磁力齿轮气隙磁场。求解场域划分为内外转子永磁体、内外两层气隙和调磁定子的槽形区域,3类子区域的拉普拉斯方程和泊松方程通过边界连续条件建立联... 详细信息

准确计算磁力齿轮电磁转矩是设计、分析磁力齿轮的关键,采用二维全局解析法计算同心式磁力齿轮气隙磁场。求解场域划分为内外转子永磁体、内外两层气隙和调磁定子的槽形区域,3类子区域的拉普拉斯方程和泊松方程通过边界连续条件建立联系。得到内外两层气隙区域的矢量磁位磁通密度解析表达式,有利于方便、快速、精确地计算任意转子位置的电磁转矩。计算了内外两层气隙磁场和内外转子电磁转矩,将气隙磁场波形和内外转子电磁转矩波形分别与二维有限元法计算波形作比较,结果吻合,证明了方法的正确性和有效性。

关键词：同心式磁力齿轮全局解析法气隙磁场电磁转矩

Halbach阵列半闭口槽永磁电机全局解析法研究

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中国电机工程学报 2013年第33期33卷 85-94,11页

作者：李琛章跃进井立兵上海大学机电工程与自动化学院上海市闸北区200072

Halbach阵列永磁电机具有出色的转矩输出性能,适用于高精度伺服系统。准确获得其磁场分布是Halbach阵列永磁电机设计及优化的关键。该文采用二维全局解析法分析Halbach阵列永磁电机气隙磁场,为了与实际电机槽型尺寸尽可能接近,定子槽区... 详细信息

Halbach阵列永磁电机具有出色的转矩输出性能,适用于高精度伺服系统。准确获得其磁场分布是Halbach阵列永磁电机设计及优化的关键。该文采用二维全局解析法分析Halbach阵列永磁电机气隙磁场,为了与实际电机槽型尺寸尽可能接近,定子槽区域划分为槽口和槽身区域。解析所得的气隙磁密、齿槽转矩、电磁转矩、磁链和反电动势波形以及绕组电感值,与有限元分析结果一致性较好,其中反电动势波形与试验测试波形趋势一致,验证了所提解析模型的合理性。

关键词： Halbach阵列永磁电机半闭口槽空载气隙磁场电枢反应磁场负载气隙磁场全局解析法

Halbach阵列同心式磁力齿轮磁场全局解析法分析

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电机与控制学报 2014年第10期18卷 50-54,67页

作者：井立兵章跃进三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 新能源微电网湖北省协同创新中心湖北宜昌443002 上海大学机电工程与自动化学院上海200072

针对Halbach阵列同心式磁力齿轮这种内外转子非接触传递的传动装置,运用全局解析法对磁力齿轮内外两层气隙磁场进行分析计算。求解场域划分为内外转子永磁体、内外两层气隙和调磁定子的槽形区域,各子区域的拉普拉斯方程和泊松方程通过... 详细信息

针对Halbach阵列同心式磁力齿轮这种内外转子非接触传递的传动装置,运用全局解析法对磁力齿轮内外两层气隙磁场进行分析计算。求解场域划分为内外转子永磁体、内外两层气隙和调磁定子的槽形区域,各子区域的拉普拉斯方程和泊松方程通过边界连续条件建立联系。得到内外两层气隙区域的矢量磁位磁通密度解析表达式,并用计算了内外转子电磁转矩,将气隙磁场波形和内外转子电磁转矩波形分别与二维有限元法计算波形作比较,结果吻合,证明了方法的正确性和有效性。

关键词：全局解析法 Halbach阵列磁力齿轮气隙磁场电磁转矩

一种可改善传动稳定性的混合励磁型磁齿轮研究

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振动与冲击 2019年第17期38卷 178-183页

作者：井立兵陈俊霖张廷三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 湖北省微电网工程技术研究中心(三峡大学) 湖北宜昌443002

同轴磁齿轮是一种结构新颖的传动装置,在低速大转矩传动领域具有广阔应用前景。针对传统表贴式磁齿轮气隙磁密谐波含量高、转矩脉动大的问题,提出了一种内磁极为偏心表贴式,外磁极为永磁体励磁和电励磁两种磁化方式的同轴式磁齿轮。利... 详细信息

同轴磁齿轮是一种结构新颖的传动装置,在低速大转矩传动领域具有广阔应用前景。针对传统表贴式磁齿轮气隙磁密谐波含量高、转矩脉动大的问题,提出了一种内磁极为偏心表贴式,外磁极为永磁体励磁和电励磁两种磁化方式的同轴式磁齿轮。利用有限元法计算了传统型、开槽未加电流型和开槽加电流型磁齿轮的气隙磁场和电磁转矩,对内、外层气隙磁密的谐波含量进行了分析。仿真结果表明,偏心磁极结构有利于改善内层磁密波形,降低谐波畸变率;增加电流励磁不仅能保证输出转矩,而且能降低转矩脉动。这对提高同轴磁齿轮的传动稳定性具有重要意义。

关键词：同轴磁齿轮偏心磁极转矩脉动气隙磁场畸变率

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表贴式永磁无刷电机直接解析计算方法

电工技术学报 2012年第11期27卷 83-88页

作者：李节宝井立兵周晓燕章跃进上海大学机电工程与自动化学院上海200072

采用直接解析法计算表贴式永磁无刷电机空载气隙主磁场、齿槽转矩和反电动势。求解场域划分为气隙、永磁体和槽区域,三个子区域的拉普拉斯方程或泊松方程通过交界条件建立联系,然后采用解析法直接求解。计算中确切计及了实际槽深和槽间... 详细信息

采用直接解析法计算表贴式永磁无刷电机空载气隙主磁场、齿槽转矩和反电动势。求解场域划分为气隙、永磁体和槽区域,三个子区域的拉普拉斯方程或泊松方程通过交界条件建立联系,然后采用解析法直接求解。计算中确切计及了实际槽深和槽间距离。开槽气隙主磁场、齿槽转矩和反电动势解析计算波形分别与二维有限元法计算结果和实验波形作比较,比较结果较为一致,证明了本文方法的正确性和有效性。

关键词：表贴式永磁无刷电机气隙磁场齿槽转矩反电动势直接解析法

一种正弦补偿型转矩分配函数的SRM转矩脉动抑制策略

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电机与控制学报 2022年第8期26卷 100-111页

作者：贲彤聂恒陈龙王进井立兵三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002

针对传统转矩分配函数(TSF)换相区间转矩脉动和峰值电流大的问题,提出一种正弦补偿型TSF,利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)全局寻优能力,以转矩脉动和铜损耗为优化目标,对参数进行寻优。采用有限元方法计算静态特性曲线,在... 详细信息

针对传统转矩分配函数(TSF)换相区间转矩脉动和峰值电流大的问题,提出一种正弦补偿型TSF,利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)全局寻优能力,以转矩脉动和铜损耗为优化目标,对参数进行寻优。采用有限元方法计算静态特性曲线,在直线型TSF的换相区间引入正弦补偿曲线,采用NSGA-Ⅱ对不同转速和负载下的导通角θ、重叠角θ和系数n进行寻优,基于最优控制参数仿真SRM的正弦补偿型TSF控制系统模型。仿真表明,在转矩脉动和铜损耗降低的同时,正弦补偿型TSF在换相区间的转矩脉动率最高降低62.29%,均方根电流最高降低42.6%。实验表明,正弦补偿型TSF在换相区间的转矩脉动率降低75.57%,峰值电流降低67.29%。

关键词：开关磁阻电机转矩分配函数转矩脉动峰值电流遗传算法铜损耗

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一种考虑动态磁滞效应的高效稳定时域有限元计算方法

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电工技术学报 2023年第21期38卷 5661-5672页

作者：魏鹏陈龙贲彤井立兵张献三峡大学电气与新能源学院宜昌443002 湖北省微电网工程技术研究中心(三峡大学) 宜昌443002 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津300130

在时域有限元分析中,考虑铁心磁滞特性与损耗等效磁场对磁场分布的反馈作用,对精细化模拟电工装备的暂态电磁特性具有重要意义。针对耦合动态磁滞特性有限元分析中,存在计算时间长、收敛不稳定等问题,该文提出一种基于等效磁阻率的改进... 详细信息

在时域有限元分析中,考虑铁心磁滞特性与损耗等效磁场对磁场分布的反馈作用,对精细化模拟电工装备的暂态电磁特性具有重要意义。针对耦合动态磁滞特性有限元分析中,存在计算时间长、收敛不稳定等问题,该文提出一种基于等效磁阻率的改进固定点迭代策略,并应用于耦合Preisach磁滞模型的时域有限元分析中。首先,鉴于逆Preisach模型易于数值实现且具有较高的计算精度,铁心材料的磁滞行为由逆Preisach模型进行描述,并基于解析一阶回转曲线对模型进行了参数辨识;其次,通过分析动态磁场分量对收敛性的影响,提出基于等效磁阻率的固定点迭代策略,并在有限元迭代过程中引入松弛因子以加强算法的收敛速度与稳定性;最后,以爱泼斯坦方圈为例,计算铁心中的磁场分布特性与瞬时损耗分布特性并进行实验验证。结果表明,该文所提动态磁滞有限元计算方法在具有较高精度的同时具有较好的收敛速度及稳定性。

关键词：时域有限元固定点技术磁滞建模铁心损耗

Halbach阵列磁力变速永磁无刷电机解析计算与设计

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电工技术学报 2020年第5期35卷 954-962页

作者：井立兵龚俊章跃进曲荣海三峡大学电气与新能源学院宜昌443002 上海大学机电工程与自动化学院上海200444 华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

精确计算气隙磁场是分析与设计复合电机的关键,该文运用二维解析法计算Halbach阵列磁力变速永磁无刷电机气隙磁场。根据磁力变速永磁无刷电机的结构特点,分别建立磁力齿轮和永磁无刷电机两部件解析模型;求解场域主要有内中外三层气隙、... 详细信息

精确计算气隙磁场是分析与设计复合电机的关键,该文运用二维解析法计算Halbach阵列磁力变速永磁无刷电机气隙磁场。根据磁力变速永磁无刷电机的结构特点,分别建立磁力齿轮和永磁无刷电机两部件解析模型;求解场域主要有内中外三层气隙、内外双转子永磁体区域和内外双定子槽区域,每个子区域的求解方程通过边界连续条件建立联系。计算得到各子区域的矢量磁位磁通解析式,计算电机磁场、齿槽转矩、反电动势和电磁转矩;制作样机并搭建控制系统试验平台,进行空载和负载试验测试。解析计算波形和试验样机测试波形对比,结果一致,证明了该方法的正确性和有效性。

关键词：磁力变速永磁无刷电机 Halbach阵列电磁转矩解析法

Halbach阵列同心式磁力齿轮磁场分析与优化设计

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中国电机工程学报 2013年第21期33卷 163-169,206页

作者：井立兵章跃进李琛张杭上海大学机电工程与自动化学院上海市闸北区200072

采用二维全局解析法计算Halbach阵列同心式磁力齿轮气隙磁场。求解场域划分为内外转子永磁体、内外两层气隙和调磁定子的槽形区域,3类子区域的拉普拉斯方程和泊松方程通过边界连续条件建立联系。得到内外两层气隙区域的矢量磁位磁通密... 详细信息

采用二维全局解析法计算Halbach阵列同心式磁力齿轮气隙磁场。求解场域划分为内外转子永磁体、内外两层气隙和调磁定子的槽形区域,3类子区域的拉普拉斯方程和泊松方程通过边界连续条件建立联系。得到内外两层气隙区域的矢量磁位磁通密度解析表达式,有利于方便、快速、精确地计算任意转子位置的电磁转矩。气隙磁场波形与二维有限元法计算波形较吻合。与径向充磁相比,Halbach阵列充磁方式所得转矩更大,且更接近正弦。运用Matlab优化工具箱中的遗传算法对Halbach阵列同心式磁力齿轮某些参数进行优化,试验结果表明计算值与测量值较为一致,证明了所提方法的正确性和有效性。

关键词： Halbach阵列同心式磁力齿轮全局解析法气隙磁场电磁转矩遗传算法