表贴式永磁电机在PWM激励下永磁体涡流损耗计算模型

1

作者 曾梓涵 张庆湖 +2 位作者 程思为 王东 姜亚鹏 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2024年第4期42-48,56,共8页

针对现有模型难以计算PWM激励下表贴式永磁电机永磁体涡流损耗问题,提出了一种计算由PWM谐波引起的永磁体内涡流损耗计算模型。该模型通过磁导率分布函数获取气隙径向磁密,能够考虑定子开槽及谐波电流影响。首先,在忽略涡流反作用情况... 针对现有模型难以计算PWM激励下表贴式永磁电机永磁体涡流损耗问题,提出了一种计算由PWM谐波引起的永磁体内涡流损耗计算模型。该模型通过磁导率分布函数获取气隙径向磁密,能够考虑定子开槽及谐波电流影响。首先,在忽略涡流反作用情况下解析计算了永磁体内磁密变化率;然后,应用有限差分法数值计算了永磁体内电位,综合得到了涡流损耗;最后,用有限元法验证了模型的准确性。研究结果表明:随着永磁体分段数的增大,涡流损耗减小,涡流反作用也随之减弱;永磁体涡流损耗主要由1倍、2倍开关频率附近电流谐波引起。 展开更多

关键词 PWM谐波 涡流损耗 表贴式永磁电机 有限元法

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一种表贴式永磁电机磁极结构优化研究 被引量：33

2

作者 张炳义 贾宇琪 +1 位作者 李凯 冯桂宏 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期43-48,共6页

针对常规表贴式永磁电机气隙磁密波形正弦度差,导致电机反电势中谐波含量高、电机谐波损耗大,以及复杂结构形状永磁体在生产、加工、装配过程中容易造成废品率高等问题,提出一种由导磁金属块和永磁体共同构成的表贴式磁极结构。用有限... 针对常规表贴式永磁电机气隙磁密波形正弦度差,导致电机反电势中谐波含量高、电机谐波损耗大,以及复杂结构形状永磁体在生产、加工、装配过程中容易造成废品率高等问题,提出一种由导磁金属块和永磁体共同构成的表贴式磁极结构。用有限元方法计算常规结构以及不同程度不均匀气隙结构的气隙磁密波形,进而由傅里叶分解得到各次谐波和正弦畸变率。仿真结果标明该结构可以有效改善气隙磁密波形和电机空载反电势的正弦度。最后采用遗传算法对实现偏心结构的导磁金属块尺寸进行优化,得到了使气隙磁密波形畸变率最小的尺寸参数。有限元计算结果显示,优化设计后,气隙磁密波形畸变率和电机空载反电势谐波含量明显减小。 展开更多

关键词 表贴式永磁电机 磁极结构 谐波 优化 遗传算法

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表贴式永磁电机转子偏心空载气隙磁场解析 被引量：46

3

作者 仇志坚 李琛 +1 位作者 周晓燕 章跃进 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期114-121,共8页

针对表贴式永磁电机转子偏心问题,建立了一种基于边界摄动法的静态偏心解析模型,采用矢量磁位推导偏心空载气隙磁场磁通密度解析表达式,解析模型中的偏心扰动量无量纲。磁通密度和不平衡磁拉力的解析结果与有限元分析结果相比较,证实了... 针对表贴式永磁电机转子偏心问题,建立了一种基于边界摄动法的静态偏心解析模型,采用矢量磁位推导偏心空载气隙磁场磁通密度解析表达式,解析模型中的偏心扰动量无量纲。磁通密度和不平衡磁拉力的解析结果与有限元分析结果相比较,证实了偏心模型的正确性和有效性。 展开更多

关键词 表贴式永磁电机 转子偏心 空载气隙磁场 解析法

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磁钢充磁方式对表贴式永磁电机磁场影响分析 被引量：24

4

作者 李延升 窦满峰 赵冬冬 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第12期26-31,共6页

针对永磁电机中不同充磁方式时磁场的分布和强度不同,分析了径向、平行和Halbach 3种磁体结构,建立了内转子和外转子永磁电机的有限元分析模型,对比3种充磁方式时永磁电机气隙磁场的分布特点,明确了3种充磁方式的适用场合,给出了极对数... 针对永磁电机中不同充磁方式时磁场的分布和强度不同,分析了径向、平行和Halbach 3种磁体结构,建立了内转子和外转子永磁电机的有限元分析模型,对比3种充磁方式时永磁电机气隙磁场的分布特点,明确了3种充磁方式的适用场合,给出了极对数和永磁体厚度对电机气隙磁场分布影响的变化规律。结果表明:采用平行充磁的内转子永磁电机有更大的气隙磁密,而外转子永磁电机采用径向充磁时的气隙磁密较大;Halbach磁化结构可提高气隙磁密波形的正弦分布程度,减小转子轭部磁密,适合于多极的永磁电机。 展开更多

关键词 径向充磁 平行充磁 Halbach磁化结构 表贴式永磁电机 有限元分析

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考虑齿槽效应的表贴式永磁电机空载磁场建模 被引量：11

5

作者 陈浈斐 夏长亮 王慧敏 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期9-16,共8页

针对齿槽作用下的表贴式永磁电机空载磁场分布,提出了一种简化解析模型。该模型将等效磁路法和磁位解析法相结合,首先利用等效磁路法求得定子齿槽表面上的磁通密度分布,继而将其作为第二类边界条件之一,借助拉普拉斯方程和泊松方程获得... 针对齿槽作用下的表贴式永磁电机空载磁场分布,提出了一种简化解析模型。该模型将等效磁路法和磁位解析法相结合,首先利用等效磁路法求得定子齿槽表面上的磁通密度分布,继而将其作为第二类边界条件之一,借助拉普拉斯方程和泊松方程获得一个磁极下电机磁场分布;通过剩余磁化强度修正函数,将该解拓展到整个电机范围。该解析模型充分考虑了齿槽效应对磁场的影响,求解过程简捷。经有限元仿真表明,对于内、外转子结构永磁电机,该解析模型均取得了较准确的磁场计算结果,为进一步研究电机反电动势和转矩特性提供了一种有效分析手段。 展开更多

关键词 磁场分布 齿槽效应 解析模型 表贴式永磁电机

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表贴式永磁电机的两种充磁方式 被引量：21

6

作者 朱德明 严仰光 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期304-308,共5页

研究了表贴式永磁电机的两种充磁方式。首先利用已有文献电机参数验证了有限元模型的正确性,对比分析了两种充磁方式下电机磁密和磁钢磁势的分布特点,研究表明内转子结构平行充磁方式具有提供更大的气隙磁通潜力,而外转子结构则相反。... 研究了表贴式永磁电机的两种充磁方式。首先利用已有文献电机参数验证了有限元模型的正确性,对比分析了两种充磁方式下电机磁密和磁钢磁势的分布特点,研究表明内转子结构平行充磁方式具有提供更大的气隙磁通潜力,而外转子结构则相反。接着研究了两种充磁方式,不同气隙下气隙总磁通随极对数和磁钢厚度的变化规律。同时明确了两种充磁方式各自使用场合,给出了最佳磁钢厚度的取值范围。本文工作有助于正确选择表贴式永磁电机的充磁方式和磁钢厚度,以发挥磁钢潜力,改善电机性能。 展开更多

关键词 有限元分析 表贴式永磁电机 平行充磁 径向充磁

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转子有辅助槽的表贴式永磁电机解析法建模与优化 被引量：15

7

作者 倪有源 崔征山 王群京 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期65-71,共7页

通过在表贴式永磁电机的的转子上开辅助槽,可间接改善电机的齿槽转矩脉动状况。但目前相关文献大都基于有限元法,需要反复修改模型参数,且尚未得出明确的槽型优化方法。本文选取磁场中的标量磁位为求解变量,在电机的气隙区域、永磁体区... 通过在表贴式永磁电机的的转子上开辅助槽,可间接改善电机的齿槽转矩脉动状况。但目前相关文献大都基于有限元法,需要反复修改模型参数,且尚未得出明确的槽型优化方法。本文选取磁场中的标量磁位为求解变量,在电机的气隙区域、永磁体区域分别建立拉普拉斯和准泊松方程。对于不规则的永磁体形状,采用分块累加方法,提出了一种转子含有半圆形辅助槽的表贴式永磁电机解析模型。之后,推导了齿槽转矩峰值与槽型尺寸的解析关系,对辅助槽型尺寸进行优化分析,可获得齿槽转矩脉动的极小值。最后,利用有限元法对所提出的解析模型进行了验证。 展开更多

关键词 辅助槽 解析法 表贴式永磁电机 齿槽转矩 优化

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表贴式永磁电机在电枢磁场作用下的定子受力计算模型 被引量：4

8

作者 吕亚军 程思为 +1 位作者 王东 陈俊全 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第15期3124-3135,共12页

低速永磁同步电机的主要振动噪声源是定子所受的交变电磁力,由永磁磁场和电枢磁场共同作用产生。该文提出一种表贴式永磁电机在电枢磁场作用下的定子受力计算模型,以定子齿部物理边界和槽内导体为分析对象,通过二维有限元提取了定子齿... 低速永磁同步电机的主要振动噪声源是定子所受的交变电磁力,由永磁磁场和电枢磁场共同作用产生。该文提出一种表贴式永磁电机在电枢磁场作用下的定子受力计算模型,以定子齿部物理边界和槽内导体为分析对象,通过二维有限元提取了定子齿部边界的磁导分布特征函数,并推导了其与电机基本电感参数间的关系。根据实际电机各相电流,应用叠加原理和Maxwell应力张量法求得电机齿部边界和槽内导体的磁通密度分布与受力分布。最后,利用二维有限元验证了所提出计算模型的正确性。 展开更多

关键词 表贴式永磁电机 电枢磁场 电磁振源 有限元分析 磁导分布特征函数

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表贴式永磁电机外围环境磁场分布规律研究

9

作者 饶凡 吴旭升 高嵬 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第1期119-124,共6页

探究永磁电机外围环境磁场的分布规律和影响因素,利用Comsol仿真软件建立静态和空载仿真模型,并对比不同参数(永磁体充磁方式、极对数、定子铁芯厚度、不导磁粗细、定子铁芯相对磁导率、极弧系数、气隙长度)对环境磁场的影响,得出环境... 探究永磁电机外围环境磁场的分布规律和影响因素,利用Comsol仿真软件建立静态和空载仿真模型,并对比不同参数(永磁体充磁方式、极对数、定子铁芯厚度、不导磁粗细、定子铁芯相对磁导率、极弧系数、气隙长度)对环境磁场的影响,得出环境磁场周向分量与径向分量在远电机面呈正弦分布,磁通密度模衰减次数等于电机极对数加1。为抗永磁电机电磁干扰、磁场补偿提供思路。 展开更多

关键词 表贴式永磁电机 外围环境磁场 Comsol

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基于摄动法的表贴式永磁电机转子偏心空载气隙磁场计算 被引量：2

10

作者 刘蓉晖 唐静 孙改平 《水电能源科学》 北大核心 2020年第8期149-152,113,共5页

采用摄动法解析计算表贴式永磁电机转子偏心空载气隙磁场,以无量纲的偏心扰动量作为摄动变量,可解决表贴式永磁电机内转子结构和外转子结构的转子偏心磁场解析问题。根据气隙区域及永磁体区域的边界条件求解拉普拉斯方程和泊松方程,通... 采用摄动法解析计算表贴式永磁电机转子偏心空载气隙磁场,以无量纲的偏心扰动量作为摄动变量,可解决表贴式永磁电机内转子结构和外转子结构的转子偏心磁场解析问题。根据气隙区域及永磁体区域的边界条件求解拉普拉斯方程和泊松方程,通过矢量磁位推导出气隙磁通密度的解析表达式,进而应用麦克斯韦应力张量法计算不平衡磁拉力,并将解析法结果与有限元法结果进行比较,发现二者一致性较好,验证了该方法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 表贴式永磁电机 摄动法 转子偏心 气隙磁场 不平衡磁拉力

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表贴式永磁电机电枢磁场合成 被引量：1

11

作者 李斌 靳新悦 +1 位作者 李桂丹 徐艺明 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2020年第12期26-31,共6页

为减小表贴式永磁电机磁场解析中矩阵的维度,提出了基于单槽模型的电枢磁场合成方法。假设电机仅单槽通单位电流激励,将完整电机分析域简化为单槽模型,结合单槽模型的边界条件、磁场对称性,采用子域法获得单槽电机的磁场分布。针对单层... 为减小表贴式永磁电机磁场解析中矩阵的维度,提出了基于单槽模型的电枢磁场合成方法。假设电机仅单槽通单位电流激励,将完整电机分析域简化为单槽模型,结合单槽模型的边界条件、磁场对称性,采用子域法获得单槽电机的磁场分布。针对单层和双层分布绕组结构电机,在不同槽电流激励时,通过单槽模型磁场的移相、叠加,获得总的电枢磁场;针对双层集中绕组结构,将单槽电机的激励分解为两个相同的独立激励,构造对称磁场,合成出电枢磁场。所提方法无需对电机所有定子槽建模,降低系数矩阵的维度。通过有限元仿真和实验验证了电枢磁场合成的准确性。 展开更多

关键词 表贴式永磁电机 电枢反应 磁场合成 子域法 单槽模型

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表贴式高速永磁电机电磁振动抑制方法研究

12

作者 吴胜男 顾少聪 佟文明 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第8期70-81,共12页

为了解决表贴式高速永磁电机电磁振动问题,提出采用嵌入式永磁体转子结构以及偏心磁极结构2种电磁振动抑制方法。以一台24 kW、20000 r/min的表贴式高速永磁电机为研究对象。首先,通过麦克斯韦应力张量法分析气隙磁场谐波和电磁力谐波... 为了解决表贴式高速永磁电机电磁振动问题,提出采用嵌入式永磁体转子结构以及偏心磁极结构2种电磁振动抑制方法。以一台24 kW、20000 r/min的表贴式高速永磁电机为研究对象。首先,通过麦克斯韦应力张量法分析气隙磁场谐波和电磁力谐波的来源以及时空阶次分布规律。然后,对比分析不同极弧系数下的嵌入式永磁体转子结构和不同磁极偏心距下的偏心磁极结构对偶倍频电磁力谐波幅值和转矩性能的影响来选择出最优结构。最后,在谐响应仿真分析的基础上,对电机电磁振动的优化效果进行分析。同时搭建电机振动测试平台,并且通过对比实验测试结果和仿真结果验证仿真结果的可靠性。得到嵌入式永磁体结构和偏心磁极结构能够有效抑制表贴式高速永磁电机电磁振动的结论。 展开更多

关键词 表贴式高速永磁电机 电磁力 嵌入式永磁体转子 偏心磁极 电机电磁振动抑制

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表贴式高速永磁同步电机失磁故障及磁体选区渗重稀土研究 被引量：9

13

作者 谢颖 姜佳宁 +2 位作者 蔡蔚 任少卿 孙存峻 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期44-53,共10页

针对表贴式高速永磁同步电机永磁体在受到高温、强退磁磁场等因素影响易产生局部不可逆失磁故障问题,本文基于有限元分析方法,分别建立了一台24 kW表贴式高速永磁同步电机的二维和三维仿真计算模型,在计及该电机在各类不同的退磁因素作... 针对表贴式高速永磁同步电机永磁体在受到高温、强退磁磁场等因素影响易产生局部不可逆失磁故障问题,本文基于有限元分析方法,分别建立了一台24 kW表贴式高速永磁同步电机的二维和三维仿真计算模型,在计及该电机在各类不同的退磁因素作用下,确定了电机磁体发生局部不可逆失磁故障的位置,并预测了磁体的进一步失磁扩散趋势。对比了电机在有无失磁故障情况下的空载气隙磁密和反电动势,并研究磁体不可逆失磁故障对电机运行的影响。由于永磁体易在部分区域发生不可逆失磁,故本文将磁体材料更换为较低牌号,并运用选区渗重稀土技术改善易失磁区域材料特性来提升磁体整体抗失磁能力。在此基础上,探究了更为合理的重稀土渗入区域及渗入梯度,从而保证在不失电机性能的前提下,实现了重稀土元素的极限应用,为表贴式永磁电机磁体选区渗重稀土技术提供了参考。 展开更多

关键词 表贴式永磁电机 永磁体失磁 气隙磁密 反电动势 选区渗重稀土

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船舶用表贴式永磁同步电机的电磁振动分析与抑制 被引量：28

14

作者 陈少先 丁树业 +2 位作者 申淑锋 戴瑶 杨智 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期1275-1286,1298,共13页

船舶用永磁同步电机的电磁振动水平直接影响船舶的综合性能。该文针对一台50kW船舶用表贴式永磁同步电机,首先基于理论推导详细分析了该电机产生的电磁激振力来源及谐波特征,并利用有限元法进行了验证;其次,分别采用解析法和有限元法求... 船舶用永磁同步电机的电磁振动水平直接影响船舶的综合性能。该文针对一台50kW船舶用表贴式永磁同步电机,首先基于理论推导详细分析了该电机产生的电磁激振力来源及谐波特征,并利用有限元法进行了验证;其次,分别采用解析法和有限元法求解定子固有频率,并结合电磁激振力的频率特征,验证电机设计的合理性;然后,建立电机的磁-固耦合模型,对其振动响应进行有限元计算,得到监测点的振动频响特性及特征频率;最后,在保持原电机输出平均转矩的前提下,提出一种混合磁极转子结构来削弱低阶电磁激振力谐波分量进而抑制电磁振动。结果表明,优化后的电机在保持良好转矩性能的同时,电磁振动得到了有效抑制,并通过样机实验验证了仿真结果的有效性。 展开更多

关键词 表贴式永磁电机 电磁激振力 电磁振动 混合磁极 有限元法

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不同保护型式下的高速表贴式永磁转子应力与温升分析 被引量：17

15

作者 张超 陈丽香 +2 位作者 于慎波 孙宁 王晓宇 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期1815-1824,共10页

针对高速表贴式永磁转子的不同保护型式,建立了三层配合下的表贴式永磁转子应力解析计算模型,基于该解析计算模型对钛合金护套和碳纤维护套保护下的永磁转子进行设计,并通过有限元法对解析计算模型的正确性进行验证。研究了不同护套材... 针对高速表贴式永磁转子的不同保护型式,建立了三层配合下的表贴式永磁转子应力解析计算模型,基于该解析计算模型对钛合金护套和碳纤维护套保护下的永磁转子进行设计,并通过有限元法对解析计算模型的正确性进行验证。研究了不同护套材料、过盈量、极间填充材料、温度等因素对护套等效应力的影响规律。建立了高速表贴式永磁转子涡流损耗与温升的计算模型,研究了不同护套保护措施、不同填充材料下,永磁转子涡流损耗分布与永磁体温升特性。在此基础上,完成了一台高速表贴式永磁电机的设计与制造,并进行了实验,结果证明了该文计算分析的正确性。 展开更多

关键词 高速表贴式永磁电机 护套 解析法 涡流损耗 永磁体温升

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含填充胶表贴式高速永磁转子保护套强度研究 被引量：3

16

作者 魏小丰 胡青春 《机床与液压》 北大核心 2021年第17期151-156,共6页

含填充胶表贴式高速永磁电机转子,其永磁体为分块式,磁极间填充物为高性能结构胶。针对该类型转子的保护套进行强度研究,基于弹性力学理论推导保护套应力计算公式,使用有限元法对公式进行了验证;同时分析过盈量和转速对保护套强度的影... 含填充胶表贴式高速永磁电机转子,其永磁体为分块式,磁极间填充物为高性能结构胶。针对该类型转子的保护套进行强度研究,基于弹性力学理论推导保护套应力计算公式,使用有限元法对公式进行了验证;同时分析过盈量和转速对保护套强度的影响。结果表明:含填充胶表贴式高速永磁电机转子保护套在额定转速下有足够的机械强度,可以满足使用要求。 展开更多

关键词 表贴式永磁电机 保护套 强度分析 填充胶

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弓形磁极永磁电机谐波削极技术的优化研究 被引量：11

17

作者 胡鹏飞 王东 +1 位作者 靳栓宝 魏应三 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第18期5987-5996,共10页

为实现电机高功率密度和低转矩脉动的双重设计目标,该文在考虑永磁体相对磁导率、定子开槽、极间漏磁、磁极边缘效应以及磁路饱和对气隙磁密的影响基础上,建立平行充磁弓形磁极三次谐波削极修正解析模型。然后通过有限元,对比不同磁极... 为实现电机高功率密度和低转矩脉动的双重设计目标,该文在考虑永磁体相对磁导率、定子开槽、极间漏磁、磁极边缘效应以及磁路饱和对气隙磁密的影响基础上,建立平行充磁弓形磁极三次谐波削极修正解析模型。然后通过有限元,对比不同磁极电机的电磁性能。结果显示,修正谐波削极电机的平均转矩较简化正弦削极、修正正弦削极电机和简化谐波削极电机均有一定程度的提高,同时转矩脉动低于简化正弦削极和简化三次谐波削极电机,证明修正模型的优越性。最后通过实验验证修正模型的准确性。 展开更多

关键词 平行充磁 表贴式永磁电机 修正解析模型 修正三次谐波削极 分布磁路法

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基于改进等效面电流法的永磁电机气隙磁场解析计算 被引量：12

18

作者 陈春涛 吴新振 +1 位作者 郑晓钦 赵胜华 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第S01期315-323,共9页

为简便快速地求解平行充磁偏心削极表贴式永磁同步电机的气隙磁场,该文采用改进等效面电流法对永磁体进行等效处理。该方法将永磁体表面划分为若干个微元,每个微元代表一根载流导体,采用局部坐标系与全局坐标系相互转化的方式,方便地计... 为简便快速地求解平行充磁偏心削极表贴式永磁同步电机的气隙磁场,该文采用改进等效面电流法对永磁体进行等效处理。该方法将永磁体表面划分为若干个微元,每个微元代表一根载流导体,采用局部坐标系与全局坐标系相互转化的方式,方便地计算出每一根载流导体电流的数值及坐标位置,避免了计算的复杂性。同时,该方法结合子域模型以及矢量磁位叠加的方法对气隙磁场进行解析计算,解析结果与仿真结果进行对比,验证了解析计算的正确性,并对一台实验样机进行空载实验,其空载反电势与解析计算结果吻合,进一步验证了改进等效面电流法的正确性。 展开更多

关键词 表贴式永磁电机 改进等效面电流法 子域法 解析计算 有限元法

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考虑轴间填充物的高速永磁电机转子强度分析 被引量：15

19

作者 刘威 陈进华 +1 位作者 张驰 崔志琴 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期1024-1031,共8页

针对表贴式高速永磁电机在高速高温工况下的转子强度分析问题,提出考虑轴间填充物的电机转子结构模型。基于厚壁圆筒经典理论进行转子强度的解析分析,推导出各部分统一的解析表达式,从而得出各部分的切向应力和径向应力,并与有限元应力... 针对表贴式高速永磁电机在高速高温工况下的转子强度分析问题,提出考虑轴间填充物的电机转子结构模型。基于厚壁圆筒经典理论进行转子强度的解析分析,推导出各部分统一的解析表达式,从而得出各部分的切向应力和径向应力,并与有限元应力分析结果相比较,发现两者计算结果相近,验证了解析法的正确性。永磁体切向应力偏大是高速永磁电机损坏的关键因素之一,与未考虑轴间填充物电机转子结构的模型相比,考虑轴间填充物的电机转子结构模型的永磁体切向应力偏小6.1%,而其他区域的应力相差较小。基于轴间填充物的转子结构模型为表贴式高速永磁电机转子热态强度分析提供了一种新的思路。 展开更多

关键词 表贴式高速永磁电机 解析法 碳纤维 强度分析 轴间填充物

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