永磁电机气隙磁场分析与磁钢选择
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首先,从车友们最关心的磁钢开始。
磁钢的种类他有很多种,常见的有三种:铁氧体,铝镍钴,钕铁硼。
作为稀土永磁材料,钕铁硼能够在有限的体积内释放较强的磁能积,使得直流电机小型化成为动能,故而电动车电机除最早有过铁氧体外基本都是钕铁硼的天下,这里的磁钢也就不再单独加以标识。
磁钢是商品,既然是商品就有三六九等,那么磁钢标识怎么区分好坏?首先是牌号,磁钢牌号从高到低有EH,UH,SH,H,M,N这几个标准,对应耐温系数为200,180,150,120,100,80。
,耐温系数越高越好,毕竟电机自身会发热,发热以后就会退磁影响电机寿命;在磁钢牌号前面一般还会跟一个数字,这个数字一般是35,38,40这几个为主,这些数字标识解释起来专业术语较强,大家只要知道数字越大,磁性越强这条基本准则就可以了。
现在市面上的电机普遍采用的都是耐温100度的38M料磁钢,能用到标准的H料磁钢的少之又少,说自己是SH料的我只能笑笑了,这样的毛坯都没有人给你烧结,怎么可能有成品?确定了材质然后看高度,由于电机的工作原理简单说来就是电磁转换,那么你需要足够的速度或载重必须要足够的功率,也就势必需要足够体积的磁钢。
一般现在电机厂都是只标高度,而厚度宽度都没有标识,而磁钢的退磁与厚度息息相关(举例来说,3毫米厚的磁钢退磁在100度标准下2小时不会超过3%,2.5毫米厚度同等环境下退磁在5-8%,2个厚度则超过10%,相比之下宽度对于电机的影响倒不是很大,市场上的已经开始有这种黑心电机),大家需要多留个心眼哦。
说完了磁钢我们来说说铁芯,最早的电机由于是单张的矽钢片在电机厂自己叠压而成,所以现在依然有人称其为矽钢片,两者是一样的。
铁芯材质一般为冷轧板(06以前有热轧板),牌号则是800,600,470,400,350,300从高到低。
这些牌号代表什么意义呢?以冷轧470为例,表示铁损值为4.7w/kg,具体解释下去可能比较复杂,大家只要知道这个铁损值对于电机不是好事,还是越低越好就行,当然越低的牌号也代表着越贵的钢材,而且每家钢厂出产的效果也不尽相同,以国内钢材为例,同等牌号下武钢最好,宝钢太钢则是紧随其后,当然最好的钢材还是进口德国或日本的,只是不会出现在电动车电机行业罢了。
永磁电机气隙磁通调整的设计与优化永磁电机是一种基于永磁体产生磁场的电机,广泛应用于家用电器、工业设备和交通工具等领域。
气隙磁通是永磁电机性能的重要指标之一,对其进行调整和优化可以提高电机的效率和性能。
在永磁电机中,气隙磁通是指磁场通过电机气隙的数量和强度。
气隙磁通的大小直接影响电机的输出功率和转矩。
因此,设计和优化永磁电机的气隙磁通是提高电机效率和性能的关键。
首先,气隙磁通的设计需要考虑电机的额定功率和转速要求。
根据这些要求,可以确定电机的尺寸和参数,进而确定气隙的大小和形状。
一般来说,气隙越小,磁场通过的数量和强度越大,从而可以获得更高的转矩和功率密度。
但是,过小的气隙会导致气隙效应和机械摩擦增加,增加电机的损耗和噪音。
因此,在设计气隙磁通时需要权衡这些因素,并选择合适的气隙尺寸。
其次,气隙磁通的优化可以通过改变永磁体的磁场分布和磁路结构来实现。
可以使用软磁材料、磁屏蔽和磁道设计等技术来调整磁场分布,从而改变气隙磁通的分布和大小。
优化气隙磁通可以降低电机的铁心损耗和磁滞损耗,提高电机的效率和功率因数。
此外,利用磁路结构的优化设计,可以减少漏磁损耗,提高电机的输出功率和转矩。
另外,气隙磁通的调整还可以通过控制电机的电流和电压来实现。
通过调节电流和电压的大小,可以改变永磁体的磁场强度,从而调整气隙磁通的大小。
在实际应用中,可以使用调速器、控制算法和传感器等设备来实现精确的气隙磁通调整。
通过合理的控制和调整,可以使电机在不同工况下达到最佳的效率和性能。
最后,气隙磁通的设计与优化还需要考虑电机的制造工艺和成本。
在设计气隙磁通时,需要考虑电机的生产和装配工艺,并确保设计的可实施性和制造的可行性。
同时,还需要评估和权衡不同设计方案的成本和性能。
通过综合考虑这些因素,可以实现气隙磁通的设计与优化,提高电机的效率和性能。
综上所述,永磁电机气隙磁通的设计与优化是提高电机效率和性能的关键。
通过合理确定气隙大小和形状、优化磁场分布和磁路结构、调整电流和电压控制等方法,可以实现气隙磁通的精确调整。
永磁同步电机是一种新型的电动机,它具有高效率、高性能和高可靠性的特点,因此在工业和交通领域得到了广泛的应用。
在永磁同步电机中,定子磁链、转子磁链和气隙磁链是其关键参数,它们直接影响着电机的工作性能和效率。
本文将从定子磁链、转子磁链、气隙磁链这三个方面进行深入探讨,以便更好地理解和应用永磁同步电机。
1. 定子磁链定子磁链是指永磁同步电机定子内的磁场强度。
在正常工作状态下,定子磁链是恒定的,它由定子中的永磁体产生,并且与定子电流无关。
定子磁链的大小直接影响了电机的输出转矩和转速,因此在设计永磁同步电机时,需要合理选择和设计定子的永磁体材料和结构,以确保定子磁链的大小符合电机的工作需求。
2. 转子磁链转子磁链是指永磁同步电机转子内的磁场强度。
与定子磁链不同的是,转子磁链是随着转子电流的变化而变化的。
在正常工作状态下,转子磁链的大小取决于转子电流的大小和方向,它是通过控制转子电流来调节电机的输出转矩和转速的重要手段。
合理设计和控制转子电流是确保永磁同步电机正常工作的关键之一。
3. 气隙磁链气隙磁链是指永磁同步电机定子和转子之间的磁场强度。
在正常工作状态下,气隙磁链是由定子磁链和转子磁链在气隙中的叠加产生的。
气隙磁链的大小直接影响了电机的输出转矩和转速,因此需要通过合理设计和控制定子和转子的磁路结构,以确保气隙磁链的大小符合电机的工作需求。
定子磁链、转子磁链和气隙磁链是永磁同步电机中的重要参数,它们直接影响了电机的工作性能和效率。
在设计和应用永磁同步电机时,需要对这些参数进行深入的研究和优化,以确保电机能够正常、高效地工作。
希望本文对大家对永磁同步电机有所帮助,并能够促进永磁同步电机领域的进一步发展。
永磁同步电机作为一种新型的电动机,具有高效率、高性能和高可靠性的特点,在工业和交通领域得到了广泛应用。
而定子磁链、转子磁链和气隙磁链则是其关键参数,直接影响电机的工作性能和效率。
定子磁链是指永磁同步电机定子内的磁场强度。
永磁体充磁方式的合理选择--案例验证原创作者:蜗牛漫步2019/12/13一、对于外转子无刷电机而言:1. 对气隙磁密幅值(合成或者径向):平行充磁低于径向充磁2. 对齿槽转矩:平行充磁低于径向充磁3. 对负载转矩和转矩纹波:平行充磁均低于径向充磁4. 空载铁耗(定子铁芯+转子磁轭):平行充磁低于径向充磁(由于径向充磁含有大量的谐波分量,使得每极磁通量和定子铁芯磁密均大于平行充磁,因此空载铁耗高)因此,对于文章《表贴式永磁电机的两种充磁方式》的总结言论是正确的:1. 充磁方式对电机的气隙磁密波形和气隙磁通大小有影响(平行--正弦波,径向--梯形或矩形波)2. 径向充磁方式气隙磁密为矩形波,适合外转子表贴式永磁电机,这样它会有更大的气隙磁通。
(**考虑:FOC驱动方式的话,是否平行充磁更匹配?)3. 平行充磁方式气隙磁密接近正弦波,适合内转子表贴式永磁电机。
因为平行充磁具有提供更大气隙磁通的可能:a. 平行充磁方式磁钢内部磁密均匀,使得磁钢附近区域的磁路不易发生局部饱和;径向充磁方式磁密沿半径由外向内逐步增加到一定值后,在该区域磁路易发生局部饱和,限制了气隙磁通的增加,降低了磁钢利用率b. 径向充磁方式电机的极间漏磁明显大于平行充磁。
4. 对内转子表贴:①平行充磁:气隙磁通随极对数p的增加而减小;随磁钢厚度增加先增后趋于不变;随气隙长度增加而减小;②径向充磁:气隙磁通随极对数p的增加而减小;随磁钢厚度增加先增后减小;随气隙长度增加而减小;因此,不管极对数p和气隙长度,磁钢厚度存在最优值,过多增加磁钢厚度无助于气隙磁通的增加。
③相同气隙时,两者充磁方式对比:p≥2时,平行充磁气隙磁通>径向充磁气隙磁通;随着p增加,平行充磁总磁通逐渐下降,而径向充磁气隙磁通降幅较小,最后趋于一致。
另,随磁钢厚度的增加,气隙磁通相差越大。
5. 对外转子表贴:①对两种充磁方式:气隙磁通随极对数p的增加而减小;随磁钢厚度增加先增后趋于不变;随气隙长度增加而减小;因此,不管极对数p和气隙长度,磁钢厚度存在最优值,过多增加磁钢厚度无助于气隙磁通的增加。
永磁直流电动机不等厚瓦形磁钢的设计方淑丹微型铁氧体永磁直流机用途十分广泛。
用途不同,电机的性能要求就不同,电机的设计、工艺也就必须要有区别。
以气隙磁密Bδ(θ)波形来说,就应按用途和使用寿命的要求而有不同的选择[1]。
要求平顶波磁密的,利用等厚瓦形磁钢并对其各处进行完全充磁、使其工作在材料的最大磁滞回环上,即可达到目的;而对于要求以正弦波或近似正弦波为气隙磁密波形、用以改善振动噪声、换向火花,减少空载电流等的电机来说,磁钢的形状尺寸、设计和充磁工艺又是如何的呢?假设磁钢也设计成等厚瓦形磁钢,那么,这种气隙磁密波形的保证是以精巧设计充磁极头和严格控制充磁能量、使中央部分磁钢充分磁化而两侧磁极渐弱磁化得到的。
换句话说,磁钢各处被磁化程度不同:中央部分达到极大而两侧渐小,它们工作在不同磁滞回环上。
可以想见,气隙磁密的波形质量不易稳定,磁钢的尺寸公差、充磁机充磁能量的随机变化等都会影响波形质量的稳定性。
相比之下,平顶波的波形质量就十分稳定。
因为后者采用充分大的充磁能量,使磁钢各处都工作在材料的最大磁滞回环上。
换句话说,充磁能量宁大勿小,充磁磁极与磁钢表面充分吻合接触即可,它屏弃了诸多随机因素的影响。
我们将平顶波波形质量稳定的设计思想应用于正弦波或近似正弦波的磁钢设计,这就是“不等厚瓦形磁钢设计”。
本文将讨论如何根据气隙磁密波形具体求出不等厚瓦形磁钢工作厚度的变化规律。
文章以正弦波气隙磁密波形为例展开讨论,其设计思想和设计方法也适用于各种近似正弦波、非正弦波气隙磁密波形。
设计的依据是:不等厚瓦形磁钢各θ处磁钢元都被充磁到最大磁滞回环并在其上工作—当然各元工作点的高低有所不同。
讨论中所使用的铁氧体永磁材料具有直线型去磁曲线,对于那些具有低拐点的(工作点不受稳磁磁势影响而总是工作在直线部分上的)准直线型去磁曲线材料来说,可以把它的直线部分延长至与横轴相交得到虚拟的矫顽磁场强度H′C (用以代替真实的HC)再进行设计而无任何影响。
直流永磁电机的气隙与计算极弧系数的选取刘宁(深圳黎明工业有限公司518031)徐秀英(深圳市金田房地产开发公司)【摘要】直流永磁电机的磁极形状较多,在设计中常会遇到气隙系数和计算极弧系数的选取。
这些系数选取的精确程度直接影响电机设计精度和制造成本。
通过对多种不同磁极形状永磁直流电机设计方案的计算分析,得出了这些系数与相关量的关系曲线。
【叙词】直流电动机永磁电机气隙系数计算极弧系数l引言在微型直流永磁电机的设计中,常由于不同的用途采用不同的磁极形状,因此不可避免地存在着气隙系数和计算极弧系数的选取。
这些系数选取的精确程度不仅影响设计精度和电机的性能,而且直接影响电机的制造成本。
本文通过对无极靴的同心瓦片形磁极、有极靴的同心瓦片形磁极和等外径拼块式的瓦片形磁极电机设计方案的计算分析,给出了气隙系数和计算极弧系数与其相关量之间的关系曲线。
这些曲线不仅反映了气隙系数和计算极弧系数与其相关量之间的定量关系,更重要的是反映出了这些参数随不同选取值时的变化趋势。
2气隙系数和计算极弧系数的物理意义2.1气隙系数Kδ气隙系数Kδ是考虑到电机开槽因槽口对气隙磁场的影响而引入的系数。
在一般微型直流屯机的设计中常采用半闭口槽,开槽对气隙磁场的影响如图1所示。
根据图1所示的意义,气隙系数的计算可用下式进行,从式(1)式可见,气隙系数的物理意义是将有槽电机当作无槽电机计算,但其气隙被放大了K8倍。
2.2永磁电机的气隙系数计算永磁电机的气隙系数一般按凸极电机计算,但其计算公式为:从式(2)、(3)可见,永磁电机的气隙系数取决于气隙长度、永磁体的厚度和槽口的宽度等因素。
在设计计算中需要综合考虑。
2.3计算极弧系数αP计算极弧系数αP是为确定每极最大磁通密度而引入的系数,其物理意义如图2所示,数学表达式见式(4)。
从图2和式(4)可见,计算极弧系数的物理意义是假想每极气隙磁通集中在计算极弧长度Bp范围内,并认为在这个范围内气隙磁场均匀分布,其磁密等于最大值。
20211DOI:10.19392/ki.1671-7341.202101049表贴式永磁电机气隙磁密解析计算徐志凯王德鹏周晓燕青岛理工大学信息与控制工程学院山东青岛266520摘要:当今世界,永磁电机的应用领域越来越广泛,对于永磁电机的性能要求也越来越高。
永磁电机的转矩脉动、电磁振动、噪音等问题都亟待解决,而这些问题都和永磁电机的磁场分布有着一定的关联,因此只有准确计算出电机磁场的大小及分布并进行评估优化,才能改善永磁电机的性能,满足社会对于永磁电机性能的需求。
根据以上问题,文章通过直接解析法建立表贴式永磁无刷电机模型,建立矢量磁位方程,仿真求解电机空载气隙磁场,并将结果分别与Maxwell有限元仿真以及Motoead有限元仿真的磁密波形进行对比,结果显示吻合度很高,从而证明采用解析算法求解永磁电机气隙磁场的有效性及正确性。
关键词:永磁电机;气隙磁密;直接解析法;Maxwell有限元仿真;Motor CAD有限元仿真中图分类号:TM302永磁同步电机结构简单,运行可靠,损耗小,效率高,应用范围十分广泛⑴,对于永磁电机的电磁性能也提出了越来越高的要求。
永磁电机的气隙磁密在一定程度上决定着电机的铁耗和齿槽转矩等电磁参数,从而对永磁电机的性能产生很大影响%2&#因此,如何精确计算永磁电机的磁场分布就显得尤为重要。
文献%3:提到了一种分离变量法,可以用来求解分析永磁电机气隙磁通量密度。
文献%4:利用有限元方法研究了影响永磁同步电机气隙磁密的主要因素。
本文通过解析算法建立电机的数学模型,根据文献%5&建立内转子表贴式永磁无刷电机直接解析模型的基本思路,建立矢量磁位方程并求解电机空载气隙磁场,通过与有限元仿真结果的对比证明此方法的正确性。
1电机的解析模型1.1样机模型本文以一台4极18槽内转子表贴式永磁发电机为例,电机模型如图1所示,电机参数如下表所示。
图1表贴式永磁电机模型电机模型基本参数表参数数值参数数值转子外径/m m9.3槽口宽度/m m 1.6永磁体外径/mm11.5剩磁/T 1.09978定子内径/mm12极弧系数0.8电机槽深/mm18气隙区域磁场谐波次数100铁芯长度/mm70槽区域磁场谐波次数301.2解析模型的建立为便于后续的分析计算,对永磁电机作出合理的假设%2],电机在二维极坐标系下的剖面图如图2所示,根据电机内部材料属性和结构特点,将电机内的磁场区域划分为气隙区域、永磁体区域、槽区域,如图3所示。
调速永磁同步电动机的电磁设计与磁场分析电磁设计是指针对给定的电机参数要求,确定合理的线圈结构、磁场分布和磁路特性等方面的技术设计过程。
其目标是在满足规定的机械特性、电磁特性和工艺要求的前提下,使电机具有最佳的效率、功率因数和转矩密度等性能。
首先,需要确定合适的线圈结构。
根据电机的功率、转速和负载要求等参数,选择合适的线圈类型、匝数和截面形状等。
其中,多层绕组结构可以提高电机的功率密度,而单层绕组更易于制造,降低了制造成本。
其次,需要进行磁场分析。
通过计算机仿真软件或有限元方法,建立电机的磁场模型,分析电机各部分的磁场分布和特性。
磁场分析主要包括磁感应强度、磁通分布、磁势能、磁压力等参数。
通过优化磁场分布,可以提高电机的转矩密度和效率。
磁场分析的过程中,还需要进行磁路设计。
磁路设计包括永磁体的选型和磁路结构的设计。
永磁体的选型要考虑其磁化特性、矫顽力和温度稳定性等因素,以满足电机对磁场的高稳定性和大转矩要求。
磁路结构的设计要优化磁路的传导能力和磁阻损耗,以减小电机的铜损和磁铁损耗,提高电机的效率。
另外,还需要考虑绕组的热设计。
在电磁设计和磁场分析的基础上,进行绕组的热分析和散热设计。
通过合理的冷却措施和散热结构的设计,避免电机过热,保证电机的可靠运行。
同时,绕组的电磁阻抗特性和电磁噪声也是电磁设计和磁场分析的重要考虑因素。
通过优化线圈结构和绕组的布局方式,可以减小电机的电磁阻抗和电磁噪声,提高电机的工作效果和可靠性。
总之,调速永磁同步电动机的电磁设计和磁场分析是确保电机性能的重要环节。
通过合理的线圈结构、磁场分布和磁路特性等技术设计,可以提高电机的效率、功率因数和转矩密度等性能指标,满足电机在不同应用领域的要求。
同时,绕组的热设计、电磁阻抗特性和电磁噪声等问题也需要合理考虑,以确保电机的可靠工作。
磁钢不同厚度的表面式永磁电机的气隙磁场分析孙程英刘明基华北电力大学电气工程与电子学院北京市昌平区102206 Analysis of Air-gap Magnetic Field of the Permanent Magnet Motors with Surface Structure SUN Chengying LIU Mingji School of Electric and Electronic Engineering North China Electric Power University Beijing 102206 ChinaAbstractThe finite element method is applied to the analysis oftwo-dimension air-gap magnetic field of the permanent magnet motors using surface structure with different thickness of permanent magnet PM. The four-pole permanent magnet motor is taken as an example the fundamental and harmonic wave of air-gap flux density is firstly analyzed for the permanent magnet motor of same and different thickness of permanent magnet. Then the air-gap flux density is analyzed to decrease the harmonic wave and improving the third harmonic wave thus to get satisfying air-gap flux density. Keywords: surface structure permanent magnet machine different thickness of PM air-gap magnetic field 摘要利用有限元的计算方法对磁钢不等厚度的表面式结构的永磁电机进行了二维气隙磁场的分析。
气隙的磁导率和磁铁的磁导率
而磁铁的磁导率则是指磁性材料的磁导率,通常用符号μm表示。
磁铁的磁导率相对较高,因此磁场在磁铁中的传播相对容易。
磁铁的磁导率可以随着材料的不同而有所差异,例如铁、镍、钴等
磁性材料具有不同的磁导率。
从应用角度来看,了解气隙的磁导率和磁铁的磁导率对于电机、变压器、感应加热等电磁设备的设计和性能分析至关重要。
在这些
设备中,磁路的设计需要考虑气隙和磁铁的磁导率,以确保磁场的
正确分布和传输效率。
总之,气隙的磁导率和磁铁的磁导率是电磁学中的重要概念,
它们对磁路的磁阻和磁场分布起着关键作用,同时也在电磁设备的
设计和性能分析中具有重要意义。
希望这样的回答能够全面地解答
你的问题。
表面式永磁电机气隙磁场分析卢晓慧;梁加红【摘要】For the difficult slot configuration of surface-mounted permanent magnet (SMPM) motors, the conventional Schwarz-Christoffel (SC) transformation failed to give accurate results due to some significant simplifications. The paper presented the air gap magnetic field distribution from the armature winding currents in the slotted air gap and permanent magnet of SMPM motors using the SC transformation. A slotted structure of SMPM motors was translated into a geometrically simpler domain utilizing SC toolbox, and the magnetic field distribution from the armature winding currents was analyzed. The permanent magnets were represented by a number of line currents, and the magnetic field distribution from the permanent magnet was analyzed. The air gap magnetic field distribution of SMPM motors was analyzed. The results were compared with the finite element method (FEM) , and the accuracy of the method was verified.%针对表面式永磁电机齿槽结构复杂,应用传统许克变换法很难精确计算电机磁场分布的问题,将表面式永磁电机气隙磁场分为定子绕组和永磁体产生的气隙磁场两部分.应用许克变换工具箱将电机不规则空气间隙转化为几何上简单区域,分析电机定子绕组产生的气隙磁场.将永磁体等效为线电流,借助许克变换工具箱分析永磁体产生的气隙磁场.将定子绕组和永磁体产生的气隙磁场叠加得到表面式永磁电机气隙磁场,将其计算结果与有限元仿真结果进行对比,得出利用.许克变换来分析表面式永磁电机气隙磁场是准确的.【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2011(015)007【总页数】7页(P14-20)【关键词】表面式永磁电机;气隙磁场;许克变换;许克变换工具箱;有限元方法【作者】卢晓慧;梁加红【作者单位】国防科技大学机电工程与自动化学院,湖南长沙410073;国防科技大学机电工程与自动化学院,湖南长沙410073【正文语种】中文【中图分类】TM3510 引言永磁电机因具有结构简单、运行可靠、高效节能等优点,在航空航天、工业自动化等领域获得了越来越广泛的应用。