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表面-内置式永磁转子同步电机等效磁路法特性分析司纪凯;何松;封海潮;张新良;封孝辉【摘要】针对有限元法计算分析电机的复杂性和耗时长等特点,采用等效磁路法分析一种表面-内置式永磁转子同步电机工作特性.建立电机开路状态表面式与内置式永磁体串并联励磁结构等效磁路模型,根据表面-内置式永磁转子磁路结构特点,得到开路状态简化等效磁路模型,计算电机励磁磁场分布、电枢绕组反电势和磁通链;分别建立电机电枢反应下直轴和交轴简化等效磁路模型,求解电机负载磁场分布、电枢反电势和输出电磁转矩;建立电机有限元模型,分析求解电机开路和负载状态电磁特性;建立试验平台,进行试验样机空载和负载测试试验.对比分析简化等效磁路模型、有限元模型计算结果和试验样机测试结果,验证了所提出的等效磁路模型的正确性与合理性.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2015(040)005【总页数】7页(P1199-1205)【关键词】表面-内置式永磁转子同步电机;简化等效磁路模型;气隙磁通密度;反电势;电磁转矩【作者】司纪凯;何松;封海潮;张新良;封孝辉【作者单位】河南理工大学电气工程与自动化学院,河南焦作454003;河南理工大学电气工程与自动化学院,河南焦作454003;河南理工大学电气工程与自动化学院,河南焦作454003;河南理工大学电气工程与自动化学院,河南焦作454003;华北科技学院机电工程系,北京101601【正文语种】中文【中图分类】TD614.2;TM351司纪凯,何松,封海潮,等.表面-内置式永磁转子同步电机等效磁路法特性分析[J].煤炭学报,2015,40(5):1199-1205.doi: 10.13225/ ki.jccs.2014.1061Si Jikai,He Song,Feng Haichao,et al.Characteristic analysis of surface-mounted and interior hybrid permanent magnet synchronous motor based on equivalent magnetic circuit method[J].Journal of China Coal Society,2015,40(5):1199-1205.doi:10.13225/ ki.jccs.2014.1061永磁电机结构简单、体积小、效率高、功率密度大,易于维护,在工农业生产和国防建设中有着广泛的应用。
Studies in Synthetic Chemistry 合成化学研究, 2017, 5(2), 7-12Published Online June 2017 in Hans. /journal/sschttps:///10.12677/ssc.2017.52002Review on Preparation and Applicationof WO3 NanomaterialsQin Zhu, Cheng Huang, Huidan Lu*College of Chemistry and Bioengineering, Guilin University of Technology, Guilin GuangxiReceived: May 14th, 2017; accepted: May 30th, 2017; published: Jun. 2nd, 2017AbstractWO3 is an important n-type semiconductor. WO3 nanomaterials can be widely applied in soler cell, electron device, photocatalysis and sensor fields, due to excellent optical and electrochemical properties. This article reviews the progress on properties, preparation and application of WO3 nanomaterials.Finally, research prospect of WO3 nanomaterials is also presented.KeywordsWO3, Property, Preparation, ApplicationWO3纳米材料的制备与应用研究进展朱琴，黄成，吕慧丹*桂林理工大学化学与生物工程学院，广西桂林收稿日期：2017年5月14日；录用日期：2017年5月30日；发布日期：2017年6月2日摘要三氧化钨(WO3)是一种重要的n型半导体材料。
永磁体的模型、工作点以及永磁磁路目录永磁体的磁偶极子模型 (1)退磁曲线与内禀退磁曲线 (1)孤立永磁体的磁场、工作点 (3)永磁磁路 (4)永磁体的磁偶极子模型永磁体的基本组成单位是磁偶极子。
从磁荷的观点看，磁偶极子是一对距离为1的正负点磁荷，点磁荷的单位是Wb（类似于电荷的单位为库仑C）。
所以磁偶极子的磁偶极矩Pm的单位是Wb∙m。
电磁学中，定义单位体积内磁偶极矩的矢量和为磁极化强度J,即J=Σpm∕AV,这样磁极化强度J的单位是Wb∙m∕m3=T o有时磁极化强度J也被称作内禀磁感应强度Bi o从分子电流的观点看，磁偶极子可以用微小的电流回路表达，它的磁矩m分子定义为平面回路中电流和回路面积的乘积，即m分子二i∙S,单位为A∙m2.电磁学中，定义单位体积内包含磁偶极子磁矩的矢量和为磁化强度M,即M=∑m分子/AV,磁化强度M 的单位为A∕m o磁荷观点和分子电流观点在宏观上是等效的，磁极化强度J与磁化强度M的关系为J=UOM。
一块永磁体可以看作为一个大的磁偶极子，它的磁偶极矩等于它包含的磁偶极子磁偶极矩的矢量和。
若永磁体的体积为V,即其磁偶极矩j=JV。
当永磁体材料确定后，充磁越饱和，磁偶极子的排列越整齐，永磁体的磁极化强度越大,磁偶极矩也越大。
永磁体的磁矩m=MV,也符合本段论述。
退磁曲线与内禀退磁曲线描述外磁场的物理量通常是磁场强度H,在外磁场的作用下，永磁体的磁感应强度B=μ0（H+M]=μ0H+μOM=μOH+J（公式一）。
即永磁体内部的磁感应强度等于磁极化强度J与H在真空中的作用之和。
当然理论上，因为外磁场H与永磁体的磁化强度M都是矢量，它们之间的角度可以是随机的；不过通常它们是平行的，同向时H取正，反向时H取负，反向时的外磁场称为退磁场。
永磁体在外磁场的磁化作用下饱和充磁后，再撤消外磁场时，永磁体的磁极化强度J（内禀磁感应强度Bi）并不会因外磁场H的消失而消失，而会保持一定大小的数值，习惯上称为剩余磁感应强度Br。
永磁体的内曲线-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述永磁体是一种具有恒定磁场的材料或装置，其具有广泛的应用领域，包括电机、发电机、传感器等。
在永磁体的应用中，了解和研究其磁性能是至关重要的。
永磁体的内曲线是指在特定电磁环境下，磁场强度与磁化强度之间的关系曲线。
通过测量永磁体的内曲线，我们可以获得其磁化特性的详细信息，例如矫顽力、磁化曲线的斜率等。
编写本文意在介绍永磁体内曲线及其在磁性能测量和应用中的重要性。
首先，我们将从永磁体的基本原理入手，介绍永磁体的产生机制和基本特性。
然后，我们将详细介绍永磁体内曲线的测量方法和分析技术。
最后，我们将总结永磁体内曲线的重要性，并探讨其对永磁体磁性能研究的启示和未来发展方向。
通过阅读本文，读者将能够了解永磁体内曲线的概念和意义，以及如何测量和分析永磁体内曲线。
同时，本文还将为读者提供关于永磁体内曲线研究的启示和未来发展方向，帮助读者在相关领域进行深入研究。
下面，我们将详细介绍本文的结构和目标。
1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包括以下内容：文章结构部分是为了向读者介绍整篇文章的结构和组织，方便读者理解文章的逻辑和内在联系。
本文分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分通过概述、文章结构和目的的介绍，引入了永磁体的内曲线这一主题，为读者提供了整体的背景和了解。
正文部分是本文的核心内容，分为三个小节。
首先，在第2.1节中，将介绍永磁体的基本原理，包括永磁体的定义和工作原理，为后续对内曲线的测量和分析提供基础。
然后，在第2.2节中，将详细介绍永磁体内曲线的测量方法，包括实验装置和测量步骤，以及数据处理和分析方法。
最后，在第2.3节中，将探讨永磁体内曲线的特征和分析，例如曲线形状、饱和磁场和剩余磁化等方面。
结论部分是对整篇文章的总结和展望。
首先，在第3.1节中，将总结永磁体内曲线的重要性，指出其对永磁体性能和应用的影响。
其次，在第3.2节中，将对永磁体内曲线的研究进行启示，探讨可能的应用和进一步的研究方向。
Studies in Synthetic Chemistry 合成化学研究, 2017, 5(2), 7-12Published Online June 2017 in Hans. /journal/sschttps:///10.12677/ssc.2017.52002Review on Preparation and Applicationof WO3 NanomaterialsQin Zhu, Cheng Huang, Huidan Lu*College of Chemistry and Bioengineering, Guilin University of Technology, Guilin GuangxiReceived: May 14th, 2017; accepted: May 30th, 2017; published: Jun. 2nd, 2017AbstractWO3 is an important n-type semiconductor. WO3 nanomaterials can be widely applied in soler cell, electron device, photocatalysis and sensor fields, due to excellent optical and electrochemical properties. This article reviews the progress on properties, preparation and application of WO3 nanomaterials.Finally, research prospect of WO3 nanomaterials is also presented.KeywordsWO3, Property, Preparation, ApplicationWO3纳米材料的制备与应用研究进展朱琴，黄成，吕慧丹*桂林理工大学化学与生物工程学院，广西桂林收稿日期：2017年5月14日；录用日期：2017年5月30日；发布日期：2017年6月2日摘要三氧化钨(WO3)是一种重要的n型半导体材料。
纳米WO3具有优越的光电性能，在太阳能电池、光电器件、光催化、传感器材料等领域有广泛的应用前景。
本文总结了纳米三氧化钨的性质、制备方法和应用进展，并对其研究前景进行了展望。
关键词三氧化钨，性质，制备，应用*通讯作者。
文章引用: 朱琴, 黄成, 吕慧丹. WO3纳米材料的制备与应用研究进展[J]. 合成化学研究,2017, 5(2): 7-12.朱琴等Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/1. 引言二十世纪八十年代以后，纳米技术开始飞速发展。
纳米材料因为其小尺寸，表面原子比例相对大，表面不饱和键较多，而呈现出小尺寸效应、量子尺寸效应、量子效应、表面和界面效应等许多特殊的效应。
这些独特性能(如宏观量子隧道效应、介电效应等)，不仅使其在各个领域得到广泛应用，如力学、热学、电子学等，更让其成为了研究潮流。
WO3作为一种间接带隙半导体(Eg = 2.5~2.8 eV)材料，能吸收12%的太阳光，波长近500 nm的可见光。
WO3的宽带隙和窄的禁带宽度，使其在可见光条件下，具有良好的光电响应性能，成为比TiO2优越的光催化分解水的光电化学材料[1]。
此外，与α-Fe2O3和TiO2相比，WO3也具有较好的耐光腐蚀能力，在太阳光的照射下酸性环境中稳定性较好(Ph < 4)，WO3具有适度的空穴传输长度，因而也具备了良好的载流子传输性能[2]。
运用先进纳米技术可制备形貌更加良好、性能更加优异的纳米三氧化钨(WO3)，使其在太阳能电池、半导体光电器件、光催化、传感器材料等领域有广阔的应用前景，目前已受到国内外许多研究者的广泛关注。
2. 三氧化钨的性质2.1. WO3的光催化性质光催化是半导体纳米材料的特殊性能之一，指在一定范围波长的光照条件下，半导体纳米材料吸收的能量大于其禁带宽度的光子后，价带中的电子被激发穿过禁带从价带跃迁到导带，产生具有还原性的电子和具有氧化性的空穴，把吸附在催化剂表面的有机物大分子降解为CO2和小分子有机物。
近年来，光催化材料研究的热门是TiO2、WO3。
TiO2的禁带宽度为3.2 eV比较大，激发的波长在紫外光范围内，对可见光的转化效率较低；WO3的禁带宽度较窄在2.5~3.0 eV之间，相应的吸收波长在460 nm以下，在可见光的范围内。
WO3的光催化性能主要是导带、价带、禁带及激发光源四种之间的一个转换。
在可见光照射下，WO3会产生大量的光子，当这些光子的能量大于等于带隙能，足够其进行一次跃迁，那么电子就穿过禁带从价带跃迁到导带。
结果大量具有还原性的光生电子(e−)聚集在导带底部；价带上就会形成大量具有氧化性的光生空穴(h+)，因此具有光催化能力。
2.2. WO3的电致变色性质电致变色是指在外加光电压的作用下，物质的颜色发生可逆变化的现象。
WO3是一种发现早、研究深入、应用广泛的电致变色半导体材料，它具有良好的化学稳定性、无毒、着色与褪色之间光学属性差值大、循环使用寿命较长等优点。
WO3应用于电致变色时，在光电压刺激下，其电子发生转移而造成W 原子价态在W6+离子与W5+离子之间相互转换，宏观表现为三氧化钨的颜色由淡黄变为深蓝。
国内外目前研究较多的变色模型为双注入理论(Faughnan模型)、氧空位色心理论(Deb模型)、小极化子模型(Schirmer 模型)、Bechinger模型和自由载流子模型等。
其中双注入理论模型为大多数研究者所接受的理论模型，其电致变色原理类似于充放电的过程。
2.3. WO3的气敏性质气敏性主要是所测气体与气敏性材料表面的作用，引起材料表面电子和载流子的迁移，最终改变气朱琴 等敏材料的导电率从而可以检测到特定的气体。
WO 3作为一种高灵敏度气敏材料，具有响应和恢复时间短、响应温度合适、易于测量和控制、价格低廉等优点，可以应用于NO x 、H 2S 、H 2和NH 3等气体的检测。
当三氧化钨WO 3与空气中的H 2、NH 3等还原性气体接触时，还原性气体和氧离子发生反应，氧离子会释放电子，导致氧化钨表面的传导电子数增加，电导率增加，从而可以检测到这些还原性气体。
发生的反应为：2a 2H O H O e −−+→+3a 223NH 3O H 2H O 3e −−+→++当三氧化钨WO 3与空气中的N 2、NO 2等氧化性气体接触时，这些氧化性气体会吸附电子，使得氧化钨表面的传导电子减少，电导率降低。
发生的反应为：()22a N e NO −−+→()()222a a a NO O 2e NO 2O −−−−++→+ 3. 纳米三氧化钨的制备方法目前常用的纳米三氧化钨的制备方法有许多种，例如溶胶凝胶法、水热法、溶剂热法、气相沉积法、电沉积法、微波法和模板法等。
对不同的制备方法有不同的优点和缺点，所以在进行纳米三氧化钨制备时，要灵活选择适当制备的方法，以达到相应的实验目的。
3.1. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是属于湿化学法的一种，是采用有机或无机盐试剂为原料(前驱体)，再加入能使前驱体成核和产生凝胶化的溶液，从而形成稳定透明的溶胶液体系。
经过陈化作用后，溶胶液体系中的胶粒间缓慢的发生聚合，形成凝胶，然后在一定的温度下高温烧结得到所需的物相。
溶胶凝胶法制备三氧化钨纳米材料有以下4种途径：1) 钨醇盐的水解；2) 溶胶凝胶法；3) 通过钨粉和过氧化氢的反应制备前驱液；4) 聚合物法。
如采用溶胶凝胶法可获得壁厚约为10 nm 的纳米管阵列，形貌高度整齐。
该法还可制备具有分布均匀、高度取向特点的三氧化钨水合物纳米线阵列。
溶胶凝胶法拥有组分用量精确可控、高度均匀、反应温度较低、制备出的薄膜面积大等优势。
制备出来的溶胶可以通过电化学沉积法、浸渍法、旋涂法等工艺方法在模板的作用下制备所需的纳米结构如纳米线、纳米管等。
但是溶胶凝胶法也具有处理时间太长，工艺太过复杂，涂层厚度及均匀性都难以准确控制的缺点。
3.2. 水热法水热法又称为热液法，是一种比较典型的液相化学法，其反应装置是由金属外壳制成的高压反应釜和聚四氟乙烯材料制成的内胆构成，反应原料为溶液，在高温、高压的密封反应釜内进行的液相化学反应。
在水热法中控制因素有反应的温度和时间、原料的选取和溶液的浓度配比等，不同的条件下，产物的差别巨大。
现在，利用水热法，三氧化钨材料可以制备成纳米空心球、纳米棒、纳米管、纳米线、纳米片等各式各样的零维、一维、二维纳米结构。
例如，用草酸作为添加剂用水热法可得到纱锭状的纳米WO 3材料；用Na 2WO 4和CTAB 为原料用水热法在720℃下，可制备出了形貌良好的WO 3纳米线，其直径为10~50 nm 长为几微米。
另外，借助氨水、氢氧化钠、钨酸钠、乙二胺四乙酸和盐酸等为原料可制得氧化钨纳米棒，结果发现温度、时间和添加剂种类等不同工艺参数对其形貌均有影响。
Xiao Z D 等[3]以Na 2SO 4辅助剂在120℃~180℃下水热12~24 h 制备了立方相的WO 3纳米棒。
Gu Z J 等[4]在180℃下水热反应24~48 h 制备了直径在25~50 nm 、长为几微米的六方相WO 3纳米线。
水热法的实验操作简单可控、朱琴等成本低，得的产物纯度高、内部缺陷低、晶型好，但是由于其是在反应密闭的容器中进行的，因此无法观察其生长过程，高温高压的条件下可能存在安全隐患。
3.3. 电沉积法电沉积法是在外加电场的作用下将电解形成的前驱体修饰到工作电极的表面，进而沉积成薄膜。
例如将钨酸钠转化为钨酸溶胶，再采用沉积法获得性能良好的WO3薄膜，或者将钨粉和双氧水反应获得聚钨酸溶胶，再向聚钨酸溶胶中加入钴盐、钼盐，采用电沉积的方法得到比传统的WO3薄膜性能更优异的多种金属的复合薄膜。
Baeck等人[5]用异丙醇作为表面活性剂，制备了大比表面积的介孔WO3薄膜，光催化实验结果显示其表现出了良好的光催化活性。
电沉积法设备简单，实验操作条件可控，然而制备条件较为苛刻，不能制备大面积的WO3薄膜。
3.4. 模板法模板法是一种制备纳米材料最为普通简单的方法，利用模板自身的限域调控能力，得到一定形貌和大小的纳米材料。
Artzi-Gerlitz等人[6]用商用的多孔氧化铝做为模板，获得了具有管式结构的三氧化钨薄膜；Zhu K等[7]用SBA-15为模板获得了四方相的三氧化钨纳米线。
