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盘式实心磁力耦合器气隙磁场分布及转矩分析

机械传动 2024年第1期48卷 111-119页

作者：杭天杨超君朱继伟丁逸飞王剑江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

针对一台9对极盘式实心磁力耦合器,为研究其气隙磁场分布及转矩,引入层理论模型,将磁力耦合器划分为非导电区域和导电区域两部分,推导二维标量磁位法,求解非导电区域的标量磁位和导电区域的磁场强度,同时引入卡特系数进行校正,推导出盘... 详细信息

针对一台9对极盘式实心磁力耦合器,为研究其气隙磁场分布及转矩,引入层理论模型,将磁力耦合器划分为非导电区域和导电区域两部分,推导二维标量磁位法,求解非导电区域的标量磁位和导电区域的磁场强度,同时引入卡特系数进行校正,推导出盘式实心磁力耦合器的气隙磁密和输出转矩公式;然后,通过有限元软件模拟得到磁力耦合器的三维气隙磁场分布、涡流分布和输出转矩,并分析了不同工作参数对输出转矩的影响;最后,搭建三维气隙磁场测量试验平台和传动试验平台进行三维气隙磁场和转矩的试验,所得试验结果与理论计算结果、仿真结果基本吻合。结果表明,推导的气隙磁密和输出转矩公式具有较高的准确性,为进一步研究盘式实心磁力耦合器的传动特性提供参考。

关键词：盘式实心磁力耦合器气隙磁场转矩二维标量磁位法涡流

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三轴环板式永磁齿轮气隙磁场及转矩计算

机械传动 2024年第1期48卷 46-51,74页

作者：刘东宁葛研军杨均悦王大明大连交通大学机械工程学院辽宁大连116028

利用标量磁位法获得了三轴环板式永磁齿轮(Triple-shaft Ring-plate Magnet Gear,TRMG)的气隙磁场数理模型,根据磁场叠加原理建立了内、外永磁圈间气隙磁场及其相应的电磁转矩模型;由于所有计算均基于TRMG的平面磁场建立,因此,所建模型... 详细信息

利用标量磁位法获得了三轴环板式永磁齿轮(Triple-shaft Ring-plate Magnet Gear,TRMG)的气隙磁场数理模型,根据磁场叠加原理建立了内、外永磁圈间气隙磁场及其相应的电磁转矩模型;由于所有计算均基于TRMG的平面磁场建立,因此,所建模型与二维有限元结果间具有较高的准确度(误差≤5%);其计算速度远快于三维有限元法,且与二维及三维有限元分析具有较好的吻合度与趋势性,验证了所建模型的准确性,可适用于三轴以上的多轴环板式永磁齿轮的磁场分析与结构动力学计算。

关键词：三轴环板式永磁齿轮标量磁位法气隙磁场电磁转矩

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基于保角变换与等效磁路法的永磁直驱发电机气隙磁场计算

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电工技术学报 2023年第3期38卷 703-711页

作者：张志弘韩勤锴徐学平颜益峰彭超新疆金风科技股份有限公司乌鲁木齐830026 清华大学机械工程系北京100084 北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院北京100191

该文开展了负载工况下永磁直驱发电机气隙磁场研究。基于精确域求解和保角变换,计算考虑齿槽效应的气隙磁场标量磁势;采用离散线电流元,定量模拟发电机定转子局部出现的磁饱和现象;基于考虑几何尺寸的定转子非线性磁阻计算方法,建立包... 详细信息

该文开展了负载工况下永磁直驱发电机气隙磁场研究。基于精确域求解和保角变换,计算考虑齿槽效应的气隙磁场标量磁势;采用离散线电流元,定量模拟发电机定转子局部出现的磁饱和现象;基于考虑几何尺寸的定转子非线性磁阻计算方法,建立包含发电机定转子结构以及气隙长度的等效磁路,给出相应的迭代求解流程。以实际在役兆瓦级永磁直驱风力发电机为对象,计算考虑齿槽效应的气隙磁场分布,分析了空载和负载工况下磁饱和效应对气隙磁场分布曲线波形和谐波成分的影响,并与有限元计算结果对比,验证了所提出的分析模型和求解方法的有效性。

关键词：永磁直驱发电机气隙磁场等效磁路负载工况磁饱和齿槽效应非线性磁阻

电动汽车用内置式永磁同步电机气隙磁场解析建模与多目标优化

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中国公路学报 2023年第1期36卷 253-262页

作者：安原圣马琮淦李鑫沈恩德虞冬蕾哈尔滨工业大学(威海)汽车工程学院山东威海264209 哈尔滨工业大学芜湖机器人产业技术研究院安徽芜湖241000

为提高电动汽车用内置式永磁同步电机气隙磁场解析计算精度和优化效率,利用混合解析法建立考虑转子铁心磁桥饱和效应的电机气隙磁场参数化解析模型。首先利用联合等效磁路法的子域法建立内置式永磁同步电机开路气隙磁场解析模型;然后利... 详细信息

为提高电动汽车用内置式永磁同步电机气隙磁场解析计算精度和优化效率,利用混合解析法建立考虑转子铁心磁桥饱和效应的电机气隙磁场参数化解析模型。首先利用联合等效磁路法的子域法建立内置式永磁同步电机开路气隙磁场解析模型;然后利用同样方法建立转子磁桥虚拟磁场解析模型,从而得到考虑转子磁桥饱和效应的电枢反应磁场解析模型;最后通过叠加原理建立内置式永磁同步电机合成气隙磁场解析模型。通过有限元仿真和转矩测试验证内置式永磁同步电机气隙磁场解析模型的准确性。基于所建立的解析模型,以永磁体极弧宽度、定子槽口宽度和转子端部磁桥厚度为优化变量,以特定阶次频率的径向力波、转矩和效率为优化目标,利用带精英策略的非支配排序遗传算法,对一台电动汽车用内置式永磁同步电机样机进行多变量多目标优化。研究结果表明:与试验结果相比,解析计算误差小于5%,而计算时间较有限元仿真缩短90%以上;优化后,电机特定阶次频率的径向力波减小了9.2%,最大转矩提升了2.49%,最大效率提升了0.69%,高效区面积扩大了约54.46%;所提方法既解决了内置式永磁同步电机强非线性和高饱和的解析建模共性难点,又极大提高了电机多目标优化效率;研究可为电动汽车用内置式永磁同步电机的优化设计提供方法参考。

关键词：汽车工程内置式永磁同步电机解析模型多目标优化非线性磁饱和气隙磁场

基于气隙磁场分层耦合的直线时栅位移传感器研究

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仪器仪表学报 2023年第6期44卷 116-125页

作者：杨继森熊浩文杰庹万章重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心重庆400054

针对前期研制的电磁式直线时栅位移传感器高信噪比和高时间插补分辨力难以兼顾的问题,设计了一种提高传感器信噪比的新传感器结构,另外提出了一种高信噪比、高时间插补分辨力的测量新方法,并研制了基于气隙磁场分层耦合的直线时栅位移... 详细信息

针对前期研制的电磁式直线时栅位移传感器高信噪比和高时间插补分辨力难以兼顾的问题,设计了一种提高传感器信噪比的新传感器结构,另外提出了一种高信噪比、高时间插补分辨力的测量新方法,并研制了基于气隙磁场分层耦合的直线时栅位移传感器。建立传感器气隙磁场数学模型,分析气隙磁场空间分布特性,研究平面线圈气隙磁场分层耦合的原理;根据气隙磁场分层耦合原理,建立传感器气隙磁场分层耦合位移测量模型;对传感器测量模型进行电磁场仿真和误差分析;最后,搭建实验平台进行对传感器的性能进行测试。实验结果表明,采用气隙磁场分层耦合的结构提高了传感器的信噪比,传感器的测量精度在原有的基础上提高了31.4%;采用的高信噪比和高时间插补分辨力测量方法,传感器的测量精度在原有的基础上提高了37.3%。

关键词：直线时栅位移传感器气隙磁场信噪比指数形线圈

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气隙磁场中铁磁矩形薄板的亚谐共振及稳定性

固体力学学报 2023年第4期44卷 537-554页

作者：田雨欣胡宇达燕山大学建筑工程与力学学院秦皇岛066004 燕山大学河北省重型装备与大型结构力学可靠性重点实验室秦皇岛066004

研究四边固支铁磁矩形薄板在气隙磁场作用下的亚谐共振及稳定性问题.基于薄板的大挠度理论和电磁场基本理论,给出了满足标量磁势的边界条件,求解得到气隙磁场的磁感应强度分布和铁磁板所受到的表面磁化力和体内电磁力矩式.考虑薄板受到... 详细信息

研究四边固支铁磁矩形薄板在气隙磁场作用下的亚谐共振及稳定性问题.基于薄板的大挠度理论和电磁场基本理论,给出了满足标量磁势的边界条件,求解得到气隙磁场的磁感应强度分布和铁磁板所受到的表面磁化力和体内电磁力矩式.考虑薄板受到的电磁力,应用哈密顿变分原理建立含有静磁载荷项的薄板非线性磁弹性耦合振动方程,并使用伽辽金积分法对偏微分方程进行离散.通过平均法求解得到固支薄板亚谐波共振的解析解和幅频响应方程,并利用Lyapunov稳定性判据得到系统的稳定性条件.通过算例,给出参数变化下薄板静挠度和磁化力的变化曲线;基于幅频响应方程和稳定解的临界条件,得到激励力、气隙参数和板厚对薄板振幅和稳定区域的影响规律;通过与数值计算结果进行对比,验证了论文解析解的正确性.

关键词：铁磁板亚谐共振稳定性气隙磁场平均法

电磁阻尼器的气隙磁场及阻尼力矩的高精度分析

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西北工业大学学报 2012年第6期30卷 946-951页

作者：侯光泽刘景林付朝阳西北工业大学自动化学院陕西西安710072

针对空间对接机构中使用的杯形转子电磁阻尼器的结构特点和工作原理,建立一个仅依赖与几何尺寸和材料特性的气隙磁场解析模型。对杯形转子电磁阻尼器的磁路进行理论分析,并通过有限元分析验证该解析方法。进一步在磁路解析的基础上,建... 详细信息

针对空间对接机构中使用的杯形转子电磁阻尼器的结构特点和工作原理,建立一个仅依赖与几何尺寸和材料特性的气隙磁场解析模型。对杯形转子电磁阻尼器的磁路进行理论分析,并通过有限元分析验证该解析方法。进一步在磁路解析的基础上,建立电磁阻尼器的简化模型,对杯型转子电磁阻尼器的阻尼力矩进行有限元仿真。分析了电磁阻尼器的几个关键参数与阻尼力矩的关系,为电磁阻尼器的设计提供了一定的理论基础。

关键词：交会对接电磁阻尼器气隙磁场阻尼力矩

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电励磁爪极发电机气隙磁场解析模型

浙江大学学报（工学版） 2016年第12期50卷 2400-2408页

作者：左曙光吴双龙吴旭东林福邓文哲同济大学新能源汽车工程中心上海201804

为了对电励磁爪极发电机的性能进行快速计算和分析,提出一种新的气隙磁场解析计算模型.利用傅里叶级数分解推导空载气隙磁动势、电枢反应磁动势和气隙磁导,基于磁势和磁导得到空载气隙磁场和电枢反应磁场,同时引入修正系数考虑转子极爪... 详细信息

为了对电励磁爪极发电机的性能进行快速计算和分析,提出一种新的气隙磁场解析计算模型.利用傅里叶级数分解推导空载气隙磁动势、电枢反应磁动势和气隙磁导,基于磁势和磁导得到空载气隙磁场和电枢反应磁场,同时引入修正系数考虑转子极爪形状和定子开槽的影响.通过有限元方法和试验结果验证了该解析模型的准确性.该模型建立了爪极电机的气隙磁场与电机参数之间的关系,适合在爪极发电机的初始设计阶段对其气隙磁场进行快速计算和性能优化.

关键词：爪极发电机磁动势磁导气隙磁场解析模型

基于双平面同步旋转变换的五相感应电机气隙磁场间接矢量控制

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中国电机工程学报 2013年第27期33卷 112-119,16页

作者：朱鹏张晓锋乔鸣忠蔡巍梁京辉海军工程大学电气工程学院湖北省武汉市430033

在五相集中整距绕组感应电机系统中,通过注入特定3次谐波电流,可以减小电机气隙磁密幅值,从而减小电机铁磁饱和度,提高电机铁磁材料利用率与转矩密度。该文建立了五相集中整距绕组感应电机在d1-q1-d3-q3坐标系下的矢量控制数学模型;为... 详细信息

在五相集中整距绕组感应电机系统中,通过注入特定3次谐波电流,可以减小电机气隙磁密幅值,从而减小电机铁磁饱和度,提高电机铁磁材料利用率与转矩密度。该文建立了五相集中整距绕组感应电机在d1-q1-d3-q3坐标系下的矢量控制数学模型;为了满足准方波气隙磁场的控制要求,分析了气隙磁链基波与3次谐波分量之间的关系,建立了3次谐波电流交轴、直轴分量与基波之间的非线性函数关系表达式。在此基础上,提出了通过注入3次谐波电流来改善感应电机气隙磁场的控制方法,并应用该方法对一台5.5 kW五相集中整距绕组感应电机进行了Matlab/Simulink仿真和实验。结果表明,该方法满足电机气隙磁场为准方波的控制要求,采用该方法后系统具有良好的运行性能。

关键词：双平面旋转变换集中整距绕组气隙磁场谐波电流注入准方波