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基于Halbach阵列的永磁被动阻尼方案研究乔冲1，单磊2，马卫华1，罗世辉1（1.西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都 610031；2.山东和顺电气有限公司，山东泰安 271600）摘要：采用Halbach永磁体阵列的电动悬浮（PEDS）系统凭借其结构简单、稳定可靠及成本低等优势，在磁浮支撑领域具有很高的应用价值。
本文以永磁电动系统为研究对象，针对其临界稳定特性，提出了一种侧面布置Halbach永磁阵列结构，利用磁阻力实现永磁电动悬浮系统垂向阻尼被动控制的阻尼方法。
介绍了PEDS的悬浮原理，应用Ansoft软件进行了永磁电动系统的电磁仿真；搭建了带有阻尼模块的悬浮架模型；建立了悬浮系统的动力学模型，仿真阻尼方法的作用效果。
仿真结果证明了该永磁被动阻尼方法作为电动悬浮系统阻尼方案的可行性，并对阻尼模块结构对振动抑制效果的影响进行了初步探究，为实际工程应用提供参考依据。
关键词：永磁电动悬浮；临界稳定性；Hlbach永磁阵列；垂向稳定性中图分类号：U266.2 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1006-0316.2021.05.005 文章编号：1006-0316 (2021) 05-0029-08Simulation Analysis of Permanent Magnet Passive Damping Method Based on Halbach Array QIAO Chong1，SHAN Lei2，MA Weihua1，LUO Shihui1 ( 1.State Key Laboratory of Traction Power, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China;2.Shandong Heshun Electric Co., Ltd., Taian 271600, China )Abstract：The electric suspension maglev system using Halbach permanent magnet array has a high application value in the field of maglev support by virtue of its advantages such as simple structure, low cost, high stability and reliability, etc. This paper takes PEDS system as the research object, Aiming at its critical stability characteristics, proposes a Halbach permanent magnet array structure in which magnetic resistance is used to realize the passive control of the vertical damping of the permanent magnet electric maglev system. The principle of PEDS is introduced, and the Ansoft software is used for electromagnetic simulation to build a three-dimensional model of the suspension frame with damping module and establish the dynamic model of the suspension system to simulate the effect of the damping method. The simulation results prove the feasibility of the permanent magnet passive damping method used in this paper as the damping scheme of the electric suspension system, and the influence of the damping module structure on the vibration suppression effect is initially explored.———————————————收稿日期：2020-09-04基金项目：牵引动力国家重点实验室自主研究课题：时速450公里永磁电动磁浮悬浮架及悬浮特性研究（2020TPL-T04）作者简介：乔冲（1995－），四川眉山人，硕士研究生，主要研究方向为永磁电动悬浮，E-mail：*****************；单磊（1973－），山东肥城人，工程师，主要从事磁浮列车悬浮控制器及电磁铁的设计制造工作；马卫华（1979－），山东滕州人，博士，研究员、博导，Key words：permanent electrodynamic suspension；critical stability；Hlbach permanent magnet array；vertical stability磁悬浮技术相比传统的轮轨支撑，拥有无轮轨摩擦、噪音低、能实现超高速运行等显著优点[1-3]。
内蒙古科技与经济Inner Mongolia Science Technology&EconomyMay2020 No.9TotalNo.45120205第9期总第451期01rp st电机的技术优势$b用n w陈浩维(华北电力大学电气与电子工程学院，北京102206)摘要：永磁同步电机基于节能高'、结构相对简单、体积小、运行平稳可靠，将来可广泛应用于家电、航空、医疗器械、电梯以及汽车等领域。
中国因拥有丰富的稀土资源，对以此为永磁材料的永磁同步电机更进一步的技术研究，意义重大深远。
近年来，内置式磁路结构的设计、仿真及控制等扌支术日渐成熟，永磁同步电机因具有独特的技术优势，社会需求日益增1!支术发展更加深入，应用b景广阔。
关键词：永磁同步电机；扌支术优势；应用b景中图分类号:F407.61文献标识码:A文章编号1007—6921(2020)09—0081—02近年来世界能源紧张问题明显，最大能源消费的中国更加突出，政府重视节能减排，对于设备和技术研究给予资金支持&由于永磁同步电机在设计环节中改进，具有更为小巧的传动系统，减少能耗，提升了效率，平均节电率高大10%以上(1)&同时优化其他元器件的设计，使设备的稳定性得到明显的改善，优越的性能，在各领域应用中日益体现，是一种当前最有发展潜力的电机技术&1研究高速永磁同步电机的意义节能、高效、量轻是永磁同步电机拥有的独特优势，因具有巨大的发展潜力，广阔的应用领域#自然成为电机行业发展的风向标&转子、定子、机座及端盖等部件是组成部分，永磁体、转子铁心及转轴构成转子&目前永磁体使用最常见的稀土永磁材料是汝铁硼，稀土资源最多的是我国，大约占世界的80%储存量，中国当前资源相对缺乏条件下，对永磁同步电机进行技术研究，对于促进我国经济的发展，影响意义重大&2永磁同步电动机技术发展的基础2.1高性能稀土永磁材料的发现P铁硼是目前应用得最为广泛，它的发展推动了永磁电机的发展&相比于传统的电励磁三相感应电机，电激磁磁极被永磁彳代替，结构得到简化，没有了转子的滑环及电刷，无刷结构得到完成，转子体积变小，大幅度提高电机功率密度、转矩密度及工作效率&2.2新型控制理论的获得应用由于矢量控制算法很好地解决了交流电机的驱动策略理论问题，交流电机于是具备了比较完善的控制性能&直接转矩控制方法的实现，控制结构变得更为简单，同时对参数变化具备电路棒、性能强及转矩动态响应迅速的特性&间接转矩控制方法的实现，顺利解决了直接转矩在低速时转矩脉动大的问题缺陷，提升了电机的转速及控制精度&2.3高性能电力电子器件及处理器的应用信息和传统产业是通过现代电力电子技术得以连接，在弱电和被控强电之间的起到桥梁作用&由于电力电子技术的发展完善，导致驱动控制策略的完成实现&20世纪70年代的通用变频器系列产品，可把工频电源改变为变频电源，由于频率具有连续及可调特性，使得同步电动机的启动问题得以解决&3永磁同步电动机技术优勢3.1设计扌支术内置式结构设计由于存在高效率、大功率、大密度、大的弱速及速的能力，它自然是驱动电机的最佳选择&永磁电机的所有励磁磁场来源于永磁体，齿槽转矩导致电机工作时的震动及噪声增大&齿槽转矩过分增大可导致电机速度控制系统的低速性能受到影响，同样也影响到位置控制系统的高精度定位，因此，在进行电机结构设计时，应该采取电机优化方法，尽可能缩小齿槽转矩&减小齿槽转矩，目前常见是通过以下方法来实现的，更改极弧系数，缩小定子的槽口宽度，斜槽、极槽配合，变更磁极位置、尺寸及形状等&值得注意的是，缩小齿槽转矩，电机的其他性能有可能受到影响，常见的如，电磁转矩有可能相应变小&因此在结构设计时，各种因素必须尽可能做到平衡，使得电机性能实现最大化&电机的磁路结构及尺寸、永磁体体积的估算、定子的设定、转子于冲片及绕组的数据是确定永磁同步电机电磁设计方案的难点及关键#运用旋转电机磁场数值解析法，电磁场解析法及电磁场数值计算法，可做到优化设计⑵&3.2仿真由于永磁彳的存在，在给电机的计算参数设计时有了难度，例如空载漏磁系数的设计及极弧系数的设计&计算优化永磁电机的各种参数，通常采取有限元分析软件方法进行，它能精确计算电机参数#在分析电机参数对性能的影响时，凭借它同样也存在极高的可信度&3.3控在工业控制领域方面，完善发展技术从而提升电机驱动系统性能，一样存在着重大意义，它让系统的性能驱动实现最佳状态，基本特性表现在比较低收稿日期!020—01—10作者简介：陈浩维(1999—),男，福建龙岩人，本科，电气工程及其自动化专业°・81・总第451期内蒙古科技与经济的速度情况下，特别是在快速启动及静止加速等情形中，可以完成较大转矩输出；在高速运行状态，使得大范围内的恒功率调速控制的目标得以实现&4永磁同步电动机的未来发展趋勢国内外近阶段，在永磁同步电机本体基础上涌现了不少高端电机，六相永磁同步电动机为典型代表，应用于舰船动力的提供，相比传统的直流电机#体积缩小了60%左右，损耗也大约减少20%；在舰船推进使用的永磁同步电机安装容量最大功率可达38MW；我国目前已经成功研制了功率达到3MW 的高速永磁风力发电机&调速范围变得更大及进一步提高精度控制是永磁同步电机目前发展趋势，具备高性能的永磁材料自然引起广泛重视&目前，永磁同步电机的技术研究变得日益成熟，正朝高速度#大转矩、大功率、高效率以及微型化、智能化趋势发展⑶&永磁同步电机还有一些技术瓶颈依然无法突破，①控制问题，永磁发电机要通过外部来调节改变其输出电压及功率因数是非常困难的，永磁直流电动机不能再用改变励磁的办法来调节其转速&②退磁问题，稀土永磁电机对于工作环境要求比较苛刻#如果温度超过180°C的稀土永磁材料将发生不可逆的退磁及失效；剧烈振动或较大温差易产生断裂现象；材料也易受到氧化腐蚀，需要表面涂装；同时不耐受过载#一旦发生将发生退磁&③成本问题，稀土永磁价格相对比较昂贵，成本通常高电励磁电机，必须通过发挥它的高性能及节省运行费用方法来得以补偿，故永磁电机在小功率的方面应用比较适合&比如，想解决此类问题，实现技术的升级及广泛应用#国家还必须鼎力扶持和投入足够量的科研经费& 5永磁同步电机技术的市场应用及前景5.1大功率机械设备研究朝着列车、新能源汽车、电梯、机器人等机械设备方向发展&当前我国新能源客车大部分使用交流异步电机，而新能源乘用车基本使用永磁同步电机&以往一部分企业驱动电机曾经使用的是开关磁阻电机，目前次项技术已渐被市场淘汰，我国未来在新能源汽车驱动电机选择上，主流是采用永磁同步电机&5.2航空领域稀土永磁双凸极结构电机是基于开关磁阻电机而研发出来的一种新型的电机，由于定子或转子被植入了稀土永磁体，使其拥有更大的输出转矩，且存在着高度的可靠性和容错性，所以能够在航空领域中显示出良好的应用前景，特别是稀土永磁电机&除此之外，稀土永磁具备了无刷直流电机的优势，如高度可靠性、体积重量变小及具有大功率等，显著提高了在航空领域上的应用速度，功能及性能均朝着更为高级方向发展&5.3宇航设备磁同步电机所用材料因有耐高温的特性，同时体积小，故非常适应高温、真空等特殊环境需求&适合应用于宇航设备的机械中，成为将来技术重要的一个研究方向&5.4医疗器械由于永磁同步电机寿命长、噪音低和体积小的特性，很适合延伸应用到手术用机器人及微型医疗机器等医疗设备方面，也成为该电机的一个技术研究的重要方向&近阶段，随着医疗器械产业快速发展，对于医疗器械用的永磁电机产品市场需求量显著增加，其市场发展受益匪浅&5.5国防军工应用于军用通信设备方面有激光测距仪设备、雷达和战车制造及军用弹道计算机等，应用于武器制造方面有火炮、导弹、宇宙飞船、人造卫星、飞机、坦克、舰艇及火箭等&在将来较长的时间内，我国的军费预算将维持比较快增速，永磁电机具备的寿命长、高速、高效及耐冲击等特性，未来在国防军工领域将得到广泛应用，前景十分广阔&5.6全融机具多见的有ATM机及纸币售货机等自动机器#还有一些高精尖的银行点钞机和捆钞机等设备&金融机具在金融信息化中存在不可替代作用，由于内涵及外延的持续扩大延伸，它的地位同样持续提升#应用市场的发展势头也能够得到良好保持&6永磁同步电机的特点是节能高效、结构相对简单、体积小、运行平稳可靠&近年来，内置式磁路结构的设计、仿真及控制等技术日渐成熟，永磁同步电机因具有独特的技术优势，社会需求日益增加，技术发展更加深入，在家电、航空、医疗器械、电梯以及汽车等领域的方面具有广阔的应用前景&［参考文献$「1"陈义中.稀土永磁同步电机取代普通电机的节能改I!"电机技术#017#2)：42〜43. !"高峰.永磁同步电机设计关键技术与方法研究工程技术(引文版)#017#(1)：162. !"王建设，徐荣，孙友增.永磁同步电动机发展现状综述科技与创新#016#16)：5〜6.(上接第47页$根据国资委下发《关于国有控股混合所有制企业开展员工持股试点的意见1对国有企业员工持股有关事项进行约定，其中也明确规定试点企业必须是处于主业处于充分竞争行业和领域，公司董事会中有非公有资本股东推荐的董事&通过员工持股或符合要求的管理层持股，能够将员工或管理层利益和企业的成长绑在一起，成为利益共同体，有效激发企业活力，提高企业的市场竞争力&3国有企业通过混合所有制改革，形成合理的股权结构，改组科学合理的董事会、监事会，能够极大提高企业的市场竞争力，有效放大各方资本功能，实现国有资本的保值增值&［参考文献$「1"于国平.国有企业混合所有制改革方向！"商业会计，2016,(5):12〜15.!"杨红英，童露.混合所有制改革下的国有企业公司治理!".宏观经济研究，2015,(1):42〜51.!"李济广•国有企业混合所有制的目的、形式与治理保障!".社会科学2015,(2)：4*〜58.・82・。
基于有限元的U型单相永磁电动机起动分析摘要：u型单相永磁同步电动机是一种特殊结构的单相自起动永磁同步电动机。
其永磁体转子与u型定子铁芯之间气隙设计成不均匀结构，使电动机通电后能够自行起动。
应用ansys有限元分析软件建立了电动机的二维仿真模型，分析不同气隙结构的空载磁场分布、定位转矩波形，验证了不均匀气隙结构u型单相永磁同步电动机是具有自起动能力的。
根据永磁体n、s极的磁性特点，使用ansys 软件确定电动机转子的初始位置，沿着位置方向在定子铁芯上开槽并放置永磁体对转子进行定位，并设计了一种简单的电源电路来控制电动机的旋转方向，对该电动机的研究具有一定的指导作用。
关键词：u型铁芯；单相永磁同步电动机；不均匀气隙引言随着永磁材料的出现，一种具有自起动能力的u型单相永磁同步电动机引起了人们的普遍关注[1]。
u型单相永磁同步电机是一种采用单相交流电源供电的具有特殊结构的单相永磁同步电动机，电动机采用不均匀气隙结构，不需要外加控制装置，也不需要起动电容和起动绕组就可自行起动，由于不均匀气隙结构产生的起动力矩有限，u型单相永磁同步电动机适用于起动力矩要求不高的场合，另一方面定子绕组通电后产生的磁场是脉振磁场，而脉振磁场可以分解为两个方向相反、速率相同的圆形旋转磁场，适用于旋转方向不定的场合，如：风机、泵类等[2-3]。
与同容量的传统单相异步电动机相比，u型单相永磁同步电动机具有效率高、结构简单、制造容易等优点，在小功率家用电器中有着广阔的应用前景。
针对以上情况，本文在u型单相永磁同步电动机结构特点的基础上，基于有限元磁场分析了均与气隙与不均匀气隙结构的空载磁场分布和空载磁阻转矩，验证了不均匀气隙结构能够有效产生起动力矩。
通过软件的辅助仿真确定了不同均匀气隙结构的转子初始位置角，并设计了一种能够控制电动机转向的方法，该方法是在电动机能够有效起动和运转的前提下，利用简单控制电路和转子结构定位结合来确定电动机的初始旋转方向。
永磁同步电机永磁体涡流损耗快速计算方法探究在永磁同步电机中，永磁体涡流损耗是影响机器效率和寿命的重要因素之一。
为了快速准确地计算永磁体涡流损耗，本文提出了一种基于模态分析和有限元法的计算方法。
起首通过模态分析，成功地将永磁体涡流损耗问题转化为电磁场分析问题，并利用有限元法求解。
通过对不同永磁体结构的计算分析，可以得到永磁体涡流损耗与永磁体厚度、永磁体间隙、永磁体长度等因素的干系规律。
最后，基于上述探究，提出了一种好用的永磁体涡流损耗计算模型。
关键词：永磁同步电机；永磁体涡流损耗；模态分析；有限元法；计算模型AbstractIn the Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM), Permanent Magnet (PM) eddy current loss is one of the important factors affecting machine efficiency and life. In order to calculate the PM eddy current loss accurately and quickly, this paper proposes a calculation method based on modal analysis and finite element method. Firstly, the PM eddy current lossproblem is successfully transformed into an electromagnetic field analysis problem through modal analysis, and solved by the finite element method. By analyzing the calculation of different PM structures, the relationship between the PM eddy current loss and factors such as PM thickness, PM gap, and PM lengthcan be obtained. Finally, based on the above research, a practical PM eddy current loss calculation model is proposed.Keywords: Permanent Magnet Synchronous Motor; Permanent Magnet Eddy Current Loss; Modal Analysis; Finite Element Method; Calculation Model1. 引言永磁同步电机由于其高效、低噪音、低震动等优点，在工业和民用领域得到了广泛应用。
小功率永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究摘要永磁无刷直流电动机是把电机、电子和稀土材料的高新技术产品发展紧密的结合在一起的新型电机，它具有单位体积转矩高、重量轻、转矩惯量小、控制简单、能耗少和调速性能好等优点，因而在航天航空、数控机床、机器人、汽车、计算机外围设备、军事等领域及家用电器等方面都获得了广泛的应用。
因此，设计性能优异的永磁无刷直流电机具有重要的理论意义和应用价值。
本论文系统的研究了35w小功率永磁无刷直流电机的本体设计，包括设计方法、有限元分析、性能计算、软件仿真等。
本文主要的研究内容如下：1、综述了永磁无刷直流电机的研究现状、存在问题和发展前景，分析了永磁无刷直流电机的基本理论。
2、建立永磁无刷直流电机的数学模型，先利用解析法对该电机进行电磁设计，然后利用有限元法对电机进行优化。
3、基于星形连接三相三状态的控制电路，利用Infolytic公司的MagNet电磁场分析软件建立了永磁无刷直流电机的有限元分析模型，仿真分析其静态气隙磁场分布及动态带负载时的电机特性。
并将软件仿真所得结果与设计计算结果进行比较分析，验证了设计方法的正确性。
关键词：电机设计，无刷直流电动机，有限元分析，稳态特性第一章绪论1．1永磁无刷直流电动机的发展状况永磁无刷直流电动机是一种新型的电动机，其应用广泛，相关技术仍然在不断的发展中，该类电动机的发展充分体现了现代电动机理论、电力电子技术和永磁材料的发展过程。
其中，永磁材料、大功率开关器件、高性能微处理器等的快速发展对永磁无刷直流电动机的进步功不可没。
1821年9月，法拉第建立的世界上第一台电机就是永磁电机，自此奠定了现代电机的基本理论基础。
十九世纪四十年代，人们研制成功了第一台直流电动机。
1873年，有刷直流电动机正式投入商业应用。
从此以后，有刷直流电动机就以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，占据了极其重要的地位。
随着生产的发展和应用领域的扩大，对直流电动机的要求也越来越高。
基于有限元法永磁同步发电机电压调整率的计算分析康华【摘要】本文分析了永磁同步发电机电压调整率与电机参数之间的关系,并提出了减小电压调整率、准确计算电压调整率的方法.以一台50 kW永磁同步风力发电机为例进行了计算,并将计算结果与试验结果进行了比较.分析结果表明本文提出的计算永磁同步发电机电压调整率的方法是准确的.【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2014(034)005【总页数】4页(P66-69)【关键词】电压调整率;有限元;永磁同步发电机【作者】康华【作者单位】中船重工物资贸易集团有限公司,北京100001【正文语种】中文【中图分类】TM311低速永磁同步发电机在潮汐发电系统和风力发电系统中的应用十分广泛，并且随着国家对新能源技术的开发和节能减排政策的指引，永磁同步电机因其效率高、成本低和性能高等特点，其应用范围必将进一步扩大，因此，设计出满足系统要求的低速永磁同步电机可以很好的推动可再生能源技术的发展和应用。
为了推广永磁同步发电机的应用，电机生产商往往将电压调整率最为最主要的性能指标之一，而发电机本身的固有特性决定了其电压调整率的大小。
电压调整率过高会引起永磁同步发电机的输出电压波动过大，对直驱发电系统的并网控制造成不利的影响。
永磁同步发电机的气隙磁场难以调节，如何准确计算并减小电压调整率是永磁同步发电机设计中需要解决的重要问题之一。
本文分析了电压调整率与电机参数之间的关系，提出了降低电压调整率和准确计算电压调整率的方法，并将计算结果与试验结果进行了比较分析，结果验证了该方法的准确性。
电压调整率⊿U是指当转速保持不变时，随着负载的改变，发电机的输出电压与反电势的比值。
电压调整率的大小取决于发电机自身的基本特性，额定电压调整率可表示为：式中：E0表示永磁同步发电机的空载反电势；U表示发电机输出电压；UN表示发电机的额定电压。
从式(1)可以看出，若要求发电机的电压调整率在一定范围以内，则在给定反电势E0的情况下需尽量增大输出电压 U。
