永磁电机的磁路分析与设计
新型永磁电机的设计、分析与应用研究
新型永磁电机的设计、分析与应用研究一、概述随着全球能源危机和环境保护压力的不断增大，高效、节能、环保的电机技术成为了当前研究的热点。
永磁电机作为一种新型的电机技术，具有高效率、高功率密度、低噪音、低维护等优点，被广泛应用于电动汽车、风力发电、工业自动化等领域。
对新型永磁电机的研究具有重要意义。
新型永磁电机的研究涉及到电机设计、分析、优化以及应用等多个方面。
在电机设计方面，需要考虑电机的结构、绕组、永磁体等因素，以实现电机的最佳性能。
在电机分析方面，需要建立电机的数学模型，对电机的性能进行预测和评估。
在电机优化方面，需要采用先进的优化算法，对电机的结构参数进行优化，以提高电机的效率和可靠性。
在应用方面，需要研究永磁电机在不同领域的应用特点和技术难点，以推动永磁电机的广泛应用。
本文旨在对新型永磁电机的设计、分析与应用进行深入的研究和探讨。
介绍了永磁电机的基本原理和分类，为后续研究打下基础。
详细阐述了永磁电机的设计方法，包括电机的结构设计、绕组设计、永磁体设计等。
建立了永磁电机的数学模型，对电机的性能进行了预测和评估。
接着，采用先进的优化算法，对电机的结构参数进行了优化，以提高电机的效率和可靠性。
结合实际应用案例，分析了永磁电机在不同领域的应用特点和技术难点，为永磁电机的应用提供了有益的参考。
通过本文的研究，可以为新型永磁电机的设计、分析与应用提供理论支持和技术指导，推动永磁电机技术的进一步发展和应用。
1. 永磁电机的发展历程与现状永磁电机，作为一种重要的电机类型，其发展历程与现状反映了电机技术的持续进步与革新。
早在20世纪初，永磁电机就已经开始被研究和应用，但受限于当时永磁材料的性能，其应用范围和效率相对较低。
随着稀土永磁材料的出现和发展，尤其是钕铁硼等高性能永磁材料的出现，永磁电机的性能得到了显著提升，应用领域也大幅扩展。
近年来，随着全球对节能减排和环保要求的不断提高，永磁电机以其高效率、高功率密度、低维护成本等优点，在新能源汽车、风力发电、电动工具、家用电器等领域得到了广泛应用。
永磁同步电机设计流程
永磁同步电机设计流程永磁同步电机是一种应用广泛的电机类型，具有高效率、高功率因数和高控制精度等优点，因此在许多领域得到了广泛的应用。
设计一台高性能的永磁同步电机需要经过一系列的流程，本文将详细介绍永磁同步电机的设计流程。
一、需求分析在设计永磁同步电机之前，首先需要明确电机的使用需求。
包括电机的功率需求、转速范围、工作环境条件等。
通过对需求的分析，可以为后续的设计提供指导。
二、磁路设计磁路设计是永磁同步电机设计的关键步骤之一。
磁路设计的目标是确定合适的磁路结构和尺寸，以实现预期的性能指标。
在磁路设计中，需要考虑永磁体的选用、磁路的饱和效应、磁路的损耗等因素。
三、电磁设计电磁设计是永磁同步电机设计的另一个重要步骤。
电磁设计的目标是确定合适的绕组结构和参数，以实现预期的性能指标。
在电磁设计中，需要考虑绕组的匝数、线径、绕组方式等因素，以及永磁体和绕组之间的磁场分布和相互作用。
四、机械设计机械设计是永磁同步电机设计的另一个关键步骤。
机械设计的目标是确定合适的机械结构和尺寸，以满足电机的运行要求。
在机械设计中，需要考虑电机的轴承结构、散热结构、防护结构等因素，以及电机的安装方式和连接方式。
五、控制系统设计控制系统设计是永磁同步电机设计的最后一步。
控制系统设计的目标是确定合适的控制策略和参数，以实现电机的稳定运行和精确控制。
在控制系统设计中，需要考虑电机的闭环控制方式、控制器的选择和参数调节等因素，以及电机与其他设备的通讯和配合。
六、样机制造与测试在完成永磁同步电机的设计之后，需要进行样机制造和测试。
样机制造的目标是按照设计要求制造出一台符合性能指标的永磁同步电机。
样机测试的目标是验证电机的性能和功能是否满足设计要求。
通过样机制造和测试，可以进一步改进和优化设计。
七、生产与应用在样机测试通过之后，可以进行电机的批量生产和应用。
在生产过程中，需要注意生产工艺和质量控制，以确保电机的一致性和可靠性。
在应用过程中，需要根据具体的使用场景和需求，对电机进行调试和优化，以实现最佳的性能和效果。
浅谈永磁电机的设计要点
浅谈永磁电机的设计要点永磁电机是一种利用永磁体产生恒定磁场的电机。
由于其结构简单、效率高、响应快等特点，近年来得到了广泛应用。
在永磁电机的设计中，应该要注意以下几个方面。
1. 永磁体的选择永磁电机的性能很大程度上取决于永磁体的质量。
常见的永磁体有NdFeB、SmCo等。
对于需要高功率密度和高磁能积的电机，通常选择NdFeB永磁体。
而对于高温环境下的应用，可以选择SmCo永磁体。
2. 磁路设计永磁电机的磁路设计是关键。
在设计中，要考虑磁路的磁导率、饱和磁场、磁路长度等因素。
磁路的选择对于电机的输出功率和效率都有很大的影响。
3. 绕组设计永磁电机的绕组设计是十分重要的。
绕组的设计直接关系到电机的输出功率、效率和自耦比等性能指标。
在绕组的设计中，应该注重电机工作时的冷却和散热，同时保证绕组的耐热性和耐久性。
4. 控制系统设计永磁电机的控制系统设计也是十分关键的。
在控制系统的设计中，应该考虑转速控制、电流控制等因素。
在电机运转过程中，还需要对电机的工作状态进行监测和保护，以保证电机的安全和稳定性。
5. 制造和组装永磁电机的制造和组装对于电机的品质和性能也有很大的影响。
在制造和组装过程中，应该注重每个零部件的精度和装配质量。
同时还需要进行严格的质量控制和检验，以保证电机的品质和性能。
综上所述，永磁电机的设计涉及到很多因素，包括永磁体的选择、磁路设计、绕组设计、控制系统设计、制造和组装等多个方面。
在设计中，应该注重细节和品质，以保证电机的高效、稳定和可靠性。
永磁同步电动机的分析与设计
永磁同步电动机的分析与设计永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）是一种采用永磁材料作为励磁源的同步电机。
相较于传统的感应电机，永磁同步电机具有高效率、高功率因数、高转矩密度和高速控制响应等特点，因此在许多应用领域中得到广泛应用。
本文将介绍永磁同步电机的分析与设计内容。
首先，分析永磁同步电机的基本原理。
永磁同步电机由永磁铁和电磁绕组组成。
当绕组通电后，产生的磁场与永磁铁的磁场相互作用，使电机转子产生旋转力矩。
通过分析电机的磁动特性和电动力学特性，可以得到电机的数学模型和控制方程，为电机设计和控制提供理论依据。
其次，设计永磁同步电机的结构参数。
永磁同步电机的结构参数包括定子绕组的匝数、线圈的截面积和磁链密度等。
这些参数的选择将直接影响电机的性能，如转矩、效率和功率因数等。
通过优化设计，可以使电机在给定的体积和功率范围内获得最佳性能。
然后，进行永磁同步电机的电磁设计。
电磁设计包括计算电机的电磁参数，如磁链、磁势和磁密等。
在设计过程中，需要考虑电机的工作条件和负载要求，选择合适的磁路结构和电磁铁材料，以提高电机的效率和转矩密度。
接下来，进行永磁同步电机的电气设计。
电气设计包括计算电机的电气参数，如电压、电流和功率等。
通过分析电机的电气性能，可以确定电机的绕组参数和功率电路的参数，以满足电机的输出要求和电力系统的特性。
最后，进行永磁同步电机的控制设计。
控制设计是永磁同步电机应用中至关重要的一环。
通过采用合适的控制策略和控制器，可以实现电机的速度、位置和转矩精确控制，提高电机的动态响应和工作效率。
总之，永磁同步电机的分析与设计是实现高效电机控制的关键步骤。
通过对电机的原理分析、结构参数设计、电磁设计、电气设计和控制设计等方面的研究，可以实现电机的优化设计和性能优化，推动永磁同步电机技术在各个领域的应用发展。
(完整)调速永磁同步电动机的电磁设计与磁场分析
调速永磁同步电动机的电磁设计与磁场分析1 引言与传统的电励磁电机相比,永磁同步电动机具有结构简单，运行稳定；功率密度大;损耗小，效率高；电机形状和尺寸灵活多变等显著优点，因此在航空航天、国防、工农业生产和日常生活等各个领域得到了越来越广泛的应用。
随着电力电子技术的迅速发展以及器件价格的不断下降，越来越多的直流电动机调速系统被由变频电源和交流电动机组成的交流调速系统所取代,变频调速永磁同步电动机也应运而生。
变频调速永磁同步电动机可分为两类，一类是反电动势波形和供电电流波形都是理想矩形波（实际为梯形波）的无刷直流电动机，另一类是两种波形都是正弦波的一般意义上的永磁同步电动机。
这类电机通常由变频器频率的逐步升高来起动，在转子上可以不用设置起动绕组。
本文使用Ansoft Maxwell 软件中的RMxprt 模块进行了一种调速永磁同步电动机的电磁设计，并对电机进行了性能和参数的计算，然后将其导入到Maxwell 2D 中建立了二维有限元仿真模型,并在此模型的基础上对电机的基本特性进行了瞬态特性分析。
2 调速永磁同步电动机的电磁设计2.1 额定数据和技术要求调速永磁同步电动机的电磁设计主要包括主要尺寸和气隙长度的确定、定子冲片设计、定子绕组的设计、永磁体的设计等.通过改变电机的各个参数来提高永磁同步电动机的效率η、功率因数cos ϕ、起动转矩st T 和最大转矩max T .本例所设计永磁同步电动机的额定数据及其性能指标如下：计算额定数据:(1) 额定相电压:N 220V U U ==(2) 额定相电流：3N N N N N1050.9A cos P I mU ηϕ⨯== (3) 同步转速：160=1000r /min f n p= (4) 额定转矩：3N N 19.5510286.5N m P T n ⨯== 2.2 主要尺寸和气隙长度的确定永磁电机的主要尺寸包括定子内径和定子铁心有效长度,它们可由如下公式估算得到:2i11P D L C n '= N N N cos E K P P ηϕ'=， 6.1p Nm dp C K K AB δα=' 式中，i1D 为定子内径，L 为定子铁心长度，P '为计算功率，C 为电机常数。
新型永磁电机转子磁路结构设计与分析
新型永磁电机转子磁路结构设计与分析方案计算中采用了二维平面电磁场时步有限元结合场路耦合的方法，采用该计算方法的优点是能够考虑机械运动、导体区域感应涡流产生的集肤效应以及绕组邻近效应的影响，通过合理的简化模型，可以获得较高的计算精度和合理的计算时间[7]。
永磁同步电机电磁场时变问题中的Maxwell方程组表达式为：（2）当考虑到电机铁芯的饱和因素，则非线性时变运动电磁场问题的偏微分方程表达式[8]为：（3）式中：A—矢量磁位；Js—外部强加的源电流密度；v—媒质的磁阻率；V—媒质相对坐标系的运动速度；—媒质的电导率。
3 电磁场仿真计算与分析根据上述分析，针对以上转子磁路结构类型，本文建立了3种磁路结构的模型，分别是表贴式、内置式和本文提出的新磁路结构。
该永磁同步电动机的定子槽数（36槽）及结构尺寸相同。
转子采用不同的磁路结构，即表贴式转子磁路结构、内置式转子磁路结构和本文提出的新型磁路结构。
转子极数为8极。
图3、图4和图5分别为表贴式转子磁路结构、内置式转子磁路结构（转子磁路為一字型结构）、以及本文提出的新型转子磁路结构。
建立有限元仿真模型后，将分别计算3种磁路结构的空载反电动势波形，电机运行转速为1 000rpm，磁钢温度20℃。
图6、图7和图8分别是表贴式转子磁路结构的空载反电动势波形、内置式转子磁路结构的空载反电动势波形和本文提出的新型转子结构的空载反电动势波形。
通过对比图6、图7和图8的有限元仿真计算结果可知，当采用本文提出的新型转子磁路结构时，电机空载反电动势波形具有更高的正弦度，谐波含量最低，其谐波畸变率约为0.3%，远小于表贴式结构的2.6%和内置式转子结构的1.1%。
在空载工况下，对3种磁路结构电机的交直轴电感进行有限元仿真分析，得到电机交、直軸电感随时间的变化波形。
计算结果如图9、图10、图11所示。
图9为表贴式转子结构的交直轴电感仿真结果。
由于表贴式电机的交直轴磁导近似相等，因此仿真曲线中交直轴电感相近，即电机的凸极率近似为1。
浅谈永磁电机的设计要点
浅谈永磁电机的设计要点
永磁电机是一种利用永磁体产生的磁场来实现电能转换的电动机。
与传统的电机相比，永磁电机具有结构简单、效率高、动态响应快等优点。
在永磁电机的设计中，有几个要点
需要考虑。
永磁电机的磁路设计是关键。
磁路设计的好坏直接影响到电机的输出功率和效率。
在
进行磁路设计时，需要考虑使用何种材料作为永磁体，永磁体的磁性能如矫顽力和磁导率
等也需要进行相应的选择。
还需要确定磁路的磁链数，以及合适的槽数和绕组形式等。
永磁电机的电机参数的计算是关键。
电机参数的计算包括温度、电阻、感抗、电感等。
这些参数的计算需要对电机的磁路和绕组进行详细的分析和计算。
还需要根据电机的设计
要求确定电机的额定转矩和额定功率等。
永磁电机的控制器的设计也是重要的。
永磁电机的控制器可以通过调节供电电压和频
率来调节电机的速度和转矩。
控制器的设计需要考虑电机的控制精度和控制范围等。
还需
要根据电机的工作条件和负载情况来选择合适的控制方式和控制算法。
永磁电机的散热设计是不可忽视的。
永磁电机在工作过程中会产生一定的热量，如果
不能有效地散热，就会影响电机的性能和寿命。
在设计永磁电机时，需要充分考虑散热问题，确定合适的散热方式和散热结构，确保电机能够正常工作并且具有较长的寿命。
永磁电机的设计要点包括磁路设计、电机参数计算、控制器设计和散热设计等。
通过
合理的设计，可以提高永磁电机的性能和效率，使其在实际应用中发挥更大的作用。
永磁无刷直流电机的设计与电磁分析
本次演示采用有限元模拟和优化设计等方法对永磁无刷直流电机进行设计和 电磁分析。最后，对永磁无刷直流电机的电磁性能进行分析和讨论，包括磁场分 布、功率损耗、效率等，并指出了研究的不足和未来研究方向。
引言：
永磁无刷直流电机是一种具有高效率、低噪音、长寿命等优点的电机，在工 业自动化、电动汽车、航空航天等领域得到了广泛应用。随着技术的不断发展， 对永磁无刷直流电机的性能要求也不断提高。因此，本次演示旨在通过对永磁无 刷直流电机的设计与电磁分析，提高其性能指标，以满足不同领域的应用需求。
参考内容
基本内容
盘式永磁无刷直流电机是一种先进的电动设备，具有高效率、低噪音、长寿 命等优点。本次演示将详细介绍盘式永磁无刷直流电机的电磁设计过程，包括磁 场分布、线圈绕制、绝缘设计、冷却系统等，旨在为优化电机性能提供理论支持 和实践指导。
盘式永磁无刷直流电机是一种结合了永磁电机和无刷直流电机的优点的新型 电动设备。它采用永磁体作为磁源，可直接产生恒定的磁场，避免了传统有刷直 流电机需要定期更换电刷的缺点。盘式结构使得电机散热性能好、机械强度高， 能够在恶劣环境中稳定运行。
电磁设计是盘式永磁无刷直流电机设计的核心环节。磁场分布是电磁设计的 首要环节，合理的磁场分布可以提高电机性能、降低谐波损耗。线圈绕制方法对 电机的功率密度、电气性能和机械特性有着重要影响。在电磁设计中，需要综合 考虑线圈材料、线径、匝数等因素，以实现电机的高效运行。
绝缘设计对于盘式永磁无刷直流电机的可靠性至关重要。线圈绝缘材料的选 用和结构设计直接影响到电机的电气性能和机械特性。在电磁设计中，应充分考 虑绝缘材料的电气性能和机械性能，以满足电机在高温、高湿等恶劣环境下的正 常运行。
文献综述：
自20世纪50年代第一台永磁无刷直流电机问世以来，国内外学者对其进行了 广泛研究。研究内容主要包括电磁场分析、优化设计、控制策略、可靠性等方面。 在电磁场分析方面，有限元法等效磁路法、模拟仿真等方法被广泛应用。在优化 设计方面，主要从电机结构、材料、工艺等方面进行优化。
永磁同步电机的电磁设计方案
永磁同步电机的电磁设计方案文章标题：永磁同步电机的电磁设计方案引言：永磁同步电机是一种高效、节能的电机类型，它在各个领域得到广泛应用。
然而，要实现其高性能运行，关键在于电磁设计方案的优化。
本文将深入探讨永磁同步电机的电磁设计方案，包括关键问题、优化方法以及对该方案的观点和理解。
1. 关键问题在开展永磁同步电机电磁设计方案时，我们需要关注以下几个关键问题：1.1 磁路设计：磁路设计是保证永磁同步电机高效运行的关键。
我们将探讨如何选择合适的磁路材料、确定合适的磁路形状以及如何降低磁路损耗。
1.2 磁场分析：准确地分析磁场分布对于制定合理的电磁设计方案至关重要。
我们将介绍如何利用有限元分析方法来分析磁场，并优化磁场分布。
1.3 磁极形状设计：磁极形状对永磁同步电机性能有直接影响。
我们将探讨如何选择合适的磁极形状以及优化磁极形状的方法。
1.4 槽形设计：电机的槽形对于永磁同步电机的功率密度和转矩产生影响。
我们将介绍如何选择合适的槽形，并优化槽形设计。
2. 优化方法基于上述关键问题，我们提出以下优化方法来改进永磁同步电机的电磁设计方案：2.1 遗传算法优化：通过遗传算法可以搜索磁路材料、磁极形状和槽形等方面的最佳解决方案。
我们将介绍如何利用遗传算法来优化永磁同步电机的电磁设计方案。
2.2 多目标优化：兼顾多个性能指标（如效率、功率密度和响应时间等）可以得到更全面和灵活的电磁设计方案。
我们将探讨如何使用多目标优化方法来提高永磁同步电机的性能。
2.3 实验验证：在优化过程中，实验验证是必不可少的一步。
我们将介绍如何设计实验并验证优化后的电磁设计方案的有效性。
3. 观点和理解从我个人的观点和理解来看，永磁同步电机的电磁设计方案是实现其高性能运行的关键。
通过对磁路设计、磁场分析、磁极形状设计和槽形设计等关键问题的深入研究和优化，能够有效提升永磁同步电机的效率和功率密度。
遗传算法优化和多目标优化方法能够为电磁设计方案的改进提供有力的支持。
浅谈永磁电机的设计要点
浅谈永磁电机的设计要点永磁电机是一种使用永磁体作为励磁源的电机，由于永磁体的磁场稳定性好，不需要外部励磁，使得永磁电机具有体积小、重量轻、效率高、响应快、维护方便等优点，在电动汽车、新能源等领域中得到了广泛应用。
下面本文将从永磁电机的设计要点角度来探讨永磁电机的设计过程。
一、永磁体的选取永磁电机的设计首先要选取合适的永磁体，常用的永磁体有NdFeB、SmCo等几种。
选取永磁体时要考虑使用环境、温度、磁场稳定性等因素。
一般情况下，NdFeB永磁体由于价格低、磁场稳定性好、温度适中，被广泛选用。
二、电机参数计算在永磁电机设计的过程中，需要首先确定电机的基本参数，如额定功率、额定转速、额定电压等。
这些参数直接影响电机设计的选型和后续测试。
在确定了基本参数后，还需要进行反演计算，即通过已知的参数计算出绕组总匝数、磁链、永磁体的大小等。
在这一过程中需要注意电机效率的计算，效率高的电机设计应该使得机械功率和电功率的比值达到最大。
三、绕组设计绕组设计是永磁电机设计中的一个重要过程，电机的性能和效率很大程度上取决于绕组的设计。
在绕组设计中，需要根据电机的功率、电压、电流等参数来确定绕组的型式和匝数，同时还需要根据电机的结构和使用环境确定绝缘和导线的材料以及绕组布局。
四、磁路分析磁路是永磁电机中传递磁能的通道，一般来说，磁路的磁阻应该设定为最小值，以提高电机的效率。
在磁路分析中，需要确定永磁体、铁芯的大小和形状，电机的气隙大小、铁芯的断面积等参数。
通过计算磁路的磁阻和磁通量，可以确定磁通密度和磁场分布，以此来预测电机的性能。
五、机械结构设计机械结构设计是永磁电机中必不可少的一个环节，设计合理的机械结构可以提高电机的效率和寿命。
在机械结构设计中，需要考虑电机的散热问题，同时还需要考虑电机的制造和维护成本，尽可能降低电机设计的复杂性。
六、电机控制与驱动永磁电机控制与驱动是永磁电机设计中的重要内容，针对设计出的电机，需要选择合适的控制器和驱动器来实现电机的运转。
高速永磁电机设计与分析技术综述
高速永磁电机设计与分析技术综述一、概述高速永磁电机，作为现代电机技术的杰出代表，正以其高效率、高功率密度以及优秀的控制性能，在多个领域展现出广阔的应用前景。
随着能源危机和环境污染问题的日益严峻，对高速永磁电机设计与分析技术的研究显得尤为重要。
本文旨在对高速永磁电机的设计与分析技术进行综述，以期为相关领域的研究者提供全面的技术参考和启发。
高速永磁电机的设计涉及电磁设计、结构设计、热设计、强度设计等多个方面，其关键在于如何在高速运转的条件下保证电机的性能稳定、安全可靠。
电磁设计方面，需要优化绕组布局、磁路设计以及永磁体的选择，以提高电机的效率和功率因数。
结构设计则着重于提高电机的刚性和强度，防止在高速运转时产生过大的振动和噪声。
热设计则关注电机内部的热传递和散热问题，防止电机因过热而损坏。
强度设计则要求电机在承受高速运转产生的离心力时，能够保持结构的完整性。
高速永磁电机的分析技术则涵盖了电磁场分析、热分析、结构分析等多个方面。
电磁场分析可以预测电机的电磁性能，为优化设计提供依据。
热分析则用于评估电机在不同工况下的热状态，为散热设计提供参考。
结构分析则关注电机在高速运转时的动态特性，为强度设计提供支撑。
随着计算机技术和数值分析方法的快速发展，高速永磁电机的设计与分析技术也在不断进步。
通过采用先进的电磁仿真软件、热仿真软件以及结构仿真软件，可以更加精确地预测电机的性能，为设计优化提供有力支持。
1. 高速永磁电机的定义与重要性高速永磁电机（HighSpeed Permanent Magnet Synchronous Motor, HSPMSM）是一种特殊类型的电机，其核心特点在于使用永磁体来产生磁场，以及能够在高转速下稳定运行。
与传统的电励磁电机相比，HSPMSM具有更高的功率密度、更高的效率以及更低的维护成本，因此在许多现代工业应用领域中具有显著的优势。
HSPMSM的重要性体现在以下几个方面：随着全球能源危机的日益加剧和环境保护需求的不断提升，节能减排、提高能源利用效率已成为工业生产中的重要目标。
浅谈永磁电机的设计要点
浅谈永磁电机的设计要点永磁电机是一种利用永磁体产生磁场来驱动电机转动的设备。
它具有体积小、效率高、响应速度快等优点，在现代工业中得到广泛应用。
永磁电机的设计要点是指在设计永磁电机的过程中需要考虑的一些关键因素，包括电机结构、永磁材料、磁路设计、绕组设计等方面。
本文将从这些方面来浅谈永磁电机的设计要点。
一、电机结构设计永磁电机的结构设计是永磁电机设计的首要考虑因素之一。
首先需要确定电机的类型，包括直流永磁电机、交流永磁同步电机、交流永磁异步电机等。
不同类型的电机具有不同的结构特点和工作原理，需要根据具体的使用需求来选择。
其次是确定电机的功率和转速范围，这将直接影响电机的尺寸和重量。
最后是确定电机的散热方式和防护等级，这些因素都将影响电机的可靠性和使用寿命。
二、永磁材料选择永磁电机的性能主要取决于永磁材料的选择。
常用的永磁材料有钕铁硼、钴磁铁、铁氧体等。
钕铁硼磁体具有优良的磁性能，适用于高性能永磁电机的设计，但价格较高；钴磁铁磁体具有良好的抗高温性能，适用于高温环境下的永磁电机；铁氧体磁体价格低廉，适用于一般性能要求的永磁电机。
在选择永磁材料时，需要综合考虑其磁性能、成本、温度特性等因素。
三、磁路设计磁路设计是永磁电机设计的关键环节之一。
良好的磁路设计能够提高电机的磁路传导能力，减小磁阻，提高电机的工作效率。
在磁路设计中需要考虑的因素包括磁路长度、磁路横截面积、气隙磁密等。
为了最大限度地提高磁路的传导性能，需要采用合理的磁路形状和加强磁路的连接，提高磁路的填充因子。
四、绕组设计绕组设计是永磁电机设计的另一个重要方面。
绕组设计直接影响电机的电磁性能和功率密度。
在绕组设计中需要考虑的因素包括电机的转子类型、绕组方式、导体材料和截面积等。
合理的绕组设计能够提高电机的工作效率和输出功率，减小电机的损耗和温升。
五、控制系统设计控制系统设计是永磁电机设计的重要组成部分。
永磁电机的控制系统主要包括电流控制系统和转速控制系统。
3.3 永磁电机磁路计算解读
图 计算
框图
（三）解析法的应用
上述方法推广应用于所有永磁材料 1.对于铁氧体永磁和部分高温下工作的钕铁硼永磁
（1）设计时保证最低工作点 高于拐点，用 替代
计算矫顽力
（2）工作点低于拐点，用 和 替代 和
图 具有拐点的直线型退磁曲线和回复线
计算剩磁密度
2.对于铝镍钴类永磁
曲线型退磁曲线和回复线
用
和
i—气隙极弧系数； —极距；
Lef—电枢计算长度； K—气隙系数； Ks—饱和系数
2、漏磁导
漏磁导的计算较为繁杂
（五）漏磁因数和空载漏磁因数
1、定义
2、空载
二、等效磁路的解析法
（一）等效磁路各参数的标么值
（二）等效磁路的解析解
（三）解析法的应用
（一）等效磁路各参数的标么值
1、基值选取： 磁通基值
图
最大有效磁能时的永磁体工作图
图2－16（b） 最大有效磁能时的永磁体工作图
（三）永磁体最佳工作点的应用及注意事项
1．当退磁曲线具有拐点时，首先要进行最大去磁工作
点( 拐点( ， ， )的校核，使其高于退磁曲线(或回复线)的 )，即 ﹥ 或 ﹤ ，并留有充分余
地，以防止永磁体产生不可逆退磁。在保证不失磁的 前提下追求尽可能大( 通常不是最大)的有效磁能。 2．在设计电机时首先着眼于最佳电机设计，有时只好 放弃永磁体的最佳利用。一般取 ＝0.60～0.85，这 需要根据对电机的具体要求，经过方案比较后确定。
磁化强度
内禀磁感应强度
Mr是剩余磁化强度，对特定永磁 是常数， 为永磁体磁化系数， 是H的函数
取绝对值 （其中：Bir=Br=0Mr）
（其中：Bir=Br=0Mr）
新型永磁电机转子磁路结构设计与分析
新型永磁电机转子磁路结构设计与分析【摘要】近年来，我国的工业化建设发展迅速，本文针对新型的永磁电机转子的磁路结构进行分析，分析了内置式转子磁路结构、表贴式转子磁路结构的优缺点，并分析该结构下平行充磁的径向充磁效果，希望能够为优化磁路设计，让电机的转子磁路接近于表贴式的磁钢结构效能，保证电机的控制效果更加简单可行奠定基础。
现针对本次设计的磁钢结构、充磁方式、电机反电势波形等内容进行以下分析研究。
【关键词】：永磁电机；转子；磁路结构；设计分析永磁同步电动机由定子、转子和端盖等部件构成。
对比传统的电励磁同步电机，永磁同步电机的整体使用效益高且结构简单，体积小，重量较轻，从整体的控制效果和控制表现来看，永磁同步电机的转矩特性和直流电机较为类似，因此具有调速范围宽、控制结构较为简单且操作十分快速迅捷等特点。
该技术在航空航天以及伺服传动、新能源驱动方面运用较为广泛，也在很多相关领域运营显著。
结合永磁同步电机的磁钢安装表现来看，可见现有的永磁同步电机分为表贴式和内置式两种模式，其中内置式特点在于将磁感镶嵌在铁芯的内部，可以保证转子的结构稳定，保护磁钢，减少其受到高转速的冲击和影响；但是内置式控制系统的结构十分复杂，内部的交直轴磁路之间也存在交叉影响，导致了操作系统的直交轴的电感不相等。
此外，表贴式的永磁电机的磁钢是贴在转子的表面，其固定方式较为简单，但是可靠性不高，在实际的操作中容易受到振动影响，虽然可以采用绑扎等方式固定转子，但是整体也会增加气隙效果，直接影响电机的运行功能。
现针对两种模型的特点进行分析，总结其优缺点，并创新设计兼容性的新型永磁同步电机转子磁路，兼顾内置式和表贴式的结构特点，后经过有限元分析和样机测试后，验证了该方法的可行性。
1.简述数学模型本次设计的模型选用永磁同步电机转子磁路，有表贴式磁路结构和内置式磁路结构两种。
首先，表贴式的磁路结构需要将磁钢固定在转子的表面，由于磁钢的导磁率和空气的导磁率接近，因此磁路结构属于隐蔽式结构，且电机的交直轴的电感接近；其次，内置式转子结构的磁钢的导磁率和硅钢片的磁导率之间有一定的差异，磁路结构属于凸极结构形式，且电机的直轴电感也比交轴电感小一些。
永磁无刷直流电机的设计与电磁分析
永磁无刷直流电机的设计与电磁分析1.确定电机的功率需求：根据应用场景和使用要求，确定电机所需的功率大小。
功率通常由电机的输出扭矩和转速来决定。
2.选择永磁体：根据电机的功率需求选择适当的永磁体。
永磁体的质量和磁场强度会直接影响电机的性能。
3.确定电机的结构参数：根据电机的功率和永磁体的特性，确定电机的尺寸和结构参数。
包括定子绕组的匝数、绕组的截面积、铁芯厚度等。
4.确定永磁体的磁路：根据电机的结构参数和永磁体的特性，设计电机的磁路。
通过优化磁路结构，提高电机的磁场分布和效率。
5.优化电机的绕组设计：根据电机的功率需求和电流大小，优化电机的绕组设计。
绕组的材料和截面积决定了电机的耐受能力和效率。
电磁分析是永磁无刷直流电机设计中的重要环节，主要包括电机的磁场分布和效率分析。
电磁分析主要通过有限元建模和仿真分析来实现。
1.有限元建模：将电机的结构参数、永磁体的特性和绕组的设计转化为电机的几何模型。
通过建立几何模型，将电机分为不同的区域和网格，计算每个区域的磁场分布和电磁力。
2.磁场分布分析：根据几何模型和边界条件，计算电机中各个区域的磁场分布。
通过计算磁场分布，可以了解电机的磁场强度、磁通分布和磁能分布等。
3.效率分析：根据磁场分布和绕组参数，计算电机的电磁力、电流和功率损耗等。
通过计算效率分布，可以评估电机的性能和工作效率。
4.仿真分析：通过仿真模拟，模拟电机的动态性能和控制特性。
可以评估电机的加速度、动态响应和调速范围等。
以上是永磁无刷直流电机设计与电磁分析的基本内容，通过合理的设计与分析，可以提高电机的工作效率和性能。
同时，还可以优化电机的结构和材料，减轻电机的重量和体积，提高电机的功率密度和综合性能。
「技术」永磁电机磁路结构和设计计算，含永磁电机优点和结构特性
「技术」永磁电机磁路结构和设计计算，含永磁电机优点和结构特性1、永磁电机1.1 磁路结构和设计计算永磁发电机与励磁发电机的最大区别在于它的励磁磁场是由永磁体产生的。
永磁体在电机中既是磁源，又是磁路的组成部分。
永磁体的磁性能不仅与生产厂的制造工艺有关，还与永磁体的形状和尺寸、充磁机的容量和充磁方法有关，具体性能数据的离散性很大。
而且永磁体在电机中所能提供的磁通量和磁动势还随磁路其余部分的材料性能、尺寸和电机运行状态而变化。
此外，永磁发电机的磁路结构多种多样，漏磁路十分复杂而且漏磁通占的比例较大，铁磁材料部分又比较容易饱和，磁导是非线性的。
这些都增加了永磁发电机电磁计算的复杂性，使计算结果的准确度低于电励磁发电机。
因此，必须建立新的设计概念，重新分析和改进磁路结构和控制系统；必须应用现代设计方法，研究新的分析计算方法，以提高设计计算的准确度；必须研究采用先进的测试方法和制造工艺。
1.2 控制问题永磁发电机制成后不需外界能量即可维持其磁场，但也造成从外部调节、控制其磁场极为困难。
这些使永磁发电机的应用范围受到了限制。
但是，随着MOSFET、IGBTT等电力电子器件的控制技术的迅猛发展，永磁发电机在应用中无需磁场控制而只进行电机输出控制。
设计时需要钕铁硼材料，电力电子器件和微机控制三项新技术结合起来，使永磁发电机在崭新的工况下运行。
1.3 不可逆退磁问题如果设计和使用不当，永磁发电机在温度过高（钕铁硼永磁）或过低（铁氧体永磁）时，在冲击电流产生的电枢反应作用下，或在剧烈的机械振动时有可能产生不可逆退磁，或叫失磁，使电机性能降低，甚至无法使用。
因而，既要研究开发适合于电机制造厂使用的检查永磁材料热稳定性的方法和装置，又要分析各种不同结构形式的抗去磁能力，以便在设计和制造时采用相应措施保证永磁式发电机不会失磁。
1.4 成本问题由于稀土永磁材料目前的价格还比较贵，稀土永磁发电机的成本一般比电励磁式发电机高，但这个成会在电机高性能和运行中得到较好的补偿。
现代永磁电机调速理论第3章 磁路计算
第3章永磁电机的磁路设计与计算•简单磁路分析法•磁网络分析法常用电机分析方法有有限元法，简单磁路法和磁网络法。
1. 有限元法（Finite element analysis ）可以准确计算电机的静态特性，但是这种方法仍较为复杂，需用较长的计算时间。
2. 简单等效磁路法（Simplified magnetic circuit ）建立电机的局部等效磁路，磁路构成简单，计算精度较差，但计算耗时少，可应用于电机的定性分析。
3. 磁网络法（Magnetic network ）建立整个电机的磁网络模型，通过编程对铁芯饱和进行迭代计算，计算精度接近有限元法，计算耗时接近等效磁路法，非常适合电机的初始设计阶段。
缺点是建模过程较为复杂。
永磁电机的常用计算方法永磁励磁与电励磁的差别电励磁永磁励磁m m h H H 111-=δδ磁势不随外磁路而改变，保持常数mm h H H 222-=δδNI H =δδ0=+m m h H H δδ•永磁磁势随外磁路的改变而改变，不是常数mr m H B B 0μ+=永磁励磁与电励磁的差别)(δR R l H F m m m m +Φ==)(00δδμ+μΦ=A A l m m 1. 简单磁路法1.1 永磁体等效方法H B B r r μμ-=0rc B H H μμ-=0(a) 稀土永磁(b)铁氧体永磁(c)铝镍钴永磁对于图c ，r r B B '=对于图b 、c ，cc H H '=mmmr r m r m r m Hh h A HA A B B A μμ-Φ=μμ-=00乘以永磁体截面积用磁通和磁动势表示Φr ——虚拟内禀磁通Φm ——永磁体向外磁路提供的总磁通Φ0——虚拟自退磁（内漏磁）磁通mmmr m r Hh h A HA μμ=μμ=Φ000m r m ir r A B A B ==Φ0Φ-Φ==Φr m m BA 1. 简单磁路法1.1 永磁体等效方法mF 0Λ=磁通源（电流源）mc r m F F 000Λ-Λ=Φ-Φ=Φ0ΛΦ-=m c m F F mc c h H F =磁动势源（电压源）1. 简单磁路法1.1 永磁体等效方法永磁体磁通Φ01. 简单磁路法1.1 永磁体等效方法ΦδΦσ主磁通——主磁通Φδ漏磁通——Φσ⎩⎨⎧Λ→Λ→σσδδΦΦΦm1. 简单磁路法1.1永磁体等效方法——空载外磁路永磁体等效磁路空载时外磁路δ0δδσδn σδΛΛΛΛΛΛΛΛΛσ=+==+='0aσδδaδσσaa 111σFΛΛΛF ΛΛΛF F =+=+='主磁通——气隙磁通Φδ漏磁通——Φσ直轴电枢反应磁动势F a σ0空载漏磁系数戴维南等效变换1. 简单磁路法1.1永磁体等效方法——负载外磁路磁通源磁动势源主磁导：与磁路的饱和程度有关漏磁导:Λσ取决于关系。
浅谈永磁电机的设计要点
浅谈永磁电机的设计要点永磁电机是一种利用永磁材料产生的磁场来实现电动机运转的新型电机，它具有结构简单、效率高、功率密度大等优点，因而在现代工业中得到了广泛应用。
永磁电机的设计是十分重要的，设计的合理与否直接关系到永磁电机的性能和使用效果。
下面将浅谈永磁电机设计的要点。
一、永磁电机的类型永磁电机主要分为表面磁化永磁电机和内置磁化永磁电机两种，表面磁化永磁电机的永磁材料直接被粘贴在铁芯的表面，内置磁化永磁电机的永磁材料则直接嵌入在铁芯之中。
设计永磁电机时需要根据具体的应用需求选择合适的类型，并综合考虑功率密度、成本和制造工艺等方面的因素。
二、磁路设计永磁电机的磁路设计是永磁电机设计的关键。
合理的磁路设计可以提高磁场的利用效率，增加电机的输出功率和效率。
在磁路设计中需要考虑永磁材料和铁芯的选择，以及气隙长度和气隙磁密等参数的确定。
在设计过程中还需要注意磁路的闭合方式，确保磁场的闭合性和均匀性，提高电机的性能。
三、定子绕组设计定子绕组是永磁电机的另一个重要组成部分，绕组的设计直接关系到电机的输出特性和工作效率。
在绕组设计中需要考虑绕组的匝数、绕组分布、槽形和槽绕组的设计等因素，以提高绕组的填充因数和减小电阻。
在绕组设计中还需要考虑绕组的绝缘和散热等问题，确保绕组的安全可靠性和稳定性。
五、散热设计永磁电机在工作过程中会产生大量的热量，因此散热设计是十分重要的。
在设计过程中需要考虑散热方式和散热效果，确保电机在长时间工作时温度稳定和散热效果良好。
在散热设计中需要考虑散热结构和散热材料的选择，以及散热的热阻和热容等参数的确定。
在设计过程中还需要考虑散热系统的影响和散热性能的改进，确保电机的可靠性和使用寿命。
永磁电机的设计是一个综合性的工程，需要充分考虑永磁材料、磁路设计、定子绕组设计、转子磁场设计和散热设计等多个方面的因素。
在设计过程中需要根据具体的应用需求和环境条件来选择合适的设计方案，并进行充分的优化和改进，以提高永磁电机的性能和使用效果。
浅谈永磁电机的设计要点
浅谈永磁电机的设计要点永磁电机是一种主要利用永磁体产生的强磁场来实现能量转换的电机。
它具有结构简单、效率高、体积小、重量轻、响应速度快等特点，在工业生产、航空航天、军事等领域广泛应用。
永磁电机的设计要点主要包括磁路设计、电路设计和控制设计。
一、磁路设计1. 磁路形状永磁电机的磁路形状应该具有高的磁场密度和优异的永磁材料利用率。
常见的磁路形状有面贴式、内转子、外转子等。
其中，面贴式永磁电机结构简单，易于制造，广泛应用。
2. 永磁材料永磁电机主要利用永磁体产生磁场，因此永磁材料的选择对电机性能影响很大。
目前常用的永磁材料有NdFeB、SmCo、AlNiCo等。
其中，NdFeB 属于高性能永磁材料，磁能积高，可提供高磁场密度。
因此，在设计永磁电机时，应优先选用 NdFeB 磁片。
3. 磁路铁心磁路铁心是永磁电机磁路的主要构成部分，它的设计应该考虑磁场分布、磁路长度、永磁材料的利用率等。
常见的磁路铁心形状有圆柱形、长方体形、三角形等。
1. 相数和极数永磁电机的相数和极数对电机性能有较大影响。
一般来说，相数较少的永磁电机运行平稳，但输出功率小；相数较多的永磁电机输出功率大，但运行不稳定。
极数对电机的最大转矩和启动转矩有影响。
当极数多时，电机的最大转矩和启动转矩也比较大。
2. 激励电流和控制方法永磁电机在工作时，需要一定的激励电流来维持永磁体产生的磁场。
激励电流的大小与永磁体的磁场强度、温度等因素有关。
通常可采用 PI 控制、FOC（场向控制）等方法来控制永磁电机的电流。
三、控制设计永磁电机的控制设计主要包括传感器选择、控制算法设计等部分。
其中，传感器选择对控制精度和响应速度有较大影响，电机速度和位置的测量可采用霍尔传感器、编码器等。
控制算法的设计有直接转矩控制、间接转矩控制等方法，可以通过调节电流和电压来实现电机的启动、控制和停止。
以上就是永磁电机的设计要点，通过优化磁路、电路和控制设计，可以实现永磁电机的高效运行。
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径向式永磁转子结构
气隙磁密波形
湖北工业大学电气与电子工程学院
46
2021/2/18
径向式永磁转子结构
磁力线分布（集中绕组）
47
2021/2/18
磁场云图
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径向式永磁转子结构
气隙磁密波形
湖北工业大学电气与电子工程学院
48
2021/2/18
径向式永磁外转子结构
磁力线分布（分数槽绕组）
2021/2/18
湖北工业大学电气与电子工程学院
无隔磁气隙切向式永磁转子
一个极下的气隙磁密波形
55
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原磁桥处磁密波形
湖北工业大学电气与电子工程学院
磁路分析的图解法
磁钢
SN
隔磁气隙
S
N
N
S
转轴
NS
磁桥
带磁桥的切向式永磁转子
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2021/2/18
磁路分析的图解法
2021/2/18
湖北工业大学电气与电子工程学院
磁路分析的图解法
永磁 电机 磁路 迭代 框图
61
计算槽漏磁导GS
假设气隙磁通0
计算主磁路磁动势F12（五段法）
计算漏磁通s、fb
计算总磁通m
计算磁动势Fm
计算漏磁系数0
0是否在预定范围
N
设计结束
2021/2/18
Y
湖北工业大学电气与电子工程学院
湖北工业大学电气与电子工程学院
6
2021/2/18
稀土永磁电机的特点
结构简单、灵活，运行可靠 体积小、重量轻，功率密度高 损耗小、效率高，节能显著
湖北工业大学电气与电子工程学院
7
2021/2/18
永磁电机的磁路分析与设计
（一）稀土永磁材料的退磁曲线 （二）稀土永磁体的等效磁路 （三）永磁电机的等效磁路 （四）磁路分析的解析法 （五）磁路分析的图解法
12
2021/2/18
稀土永磁材料的退磁曲线
B' Br 0Mr B B Br 0rH
Br
B' B"
B" 0rH
-Hc
0H
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13
2021/2/18
稀土永磁材料的退磁曲线
BBr0rH
B
Br
H0,BBr 0Mr
B0,HHcMr /r
-Hc
0H
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II类：已知气隙磁通和气隙长度 ， 设计磁体。
两种方法：解析法，图解法
湖北工业大学电气与电子工程学院
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2021/2/18
磁路分析的解析法
视 Fe 为常数，同时通过系数 ks 来
考虑铁心磁阻，即
G
0ilef 2k kS
（ks>1）
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2021/2/18
磁路分析的解析法
湖北工业大学电气与电子工程学院
32
2021/2/18
永磁电机负载等效磁路图
m
G0
G
F12
G
Fm
Fa
主磁路的等效主磁导：
G f(Fe)
变磁导
漏磁路的总漏磁导：
G Gi
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2021/2/18
永磁电机的等效磁路
m
G0 F12
G
G
Fm
Fa
m
G0 F12
G
G
Fm
Fa
电枢反应去磁
Fm
m G0
G 0 r B rA m 0 h M rA m p B 0rrh M p H c h M p F c F m
Fm
永磁体计算磁动势（虚拟磁动势）
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2021/2/18
稀土永磁体的等效磁路
戴维南等效磁路
hMp
S
N
m
G0
F12
Fm
稀土磁钢
F12
Fm
m G0
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2021/2/18
稀土永磁材料的退磁曲线
磁路计算中常将第II象限磁化曲线等效到 第I象限
第I 象限:
BBr0rH
第II象限:
BBr0rH
(即H 取绝对值)
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稀土永磁材料的退磁曲线
B
Br
0r H
Br (1
0r H
Br
)
Br
(1
Br
H
/ 0r
G j1
+
_
G t1
G
G t2
δ
G j 2 G 0 m +FM _
σ
s1 s2
s3 fb
59
G fa
G s1 G s2 G s3
G fb
G t1
GS1 ~GS3 与漏磁通s1、 s2、 s3、相对应漏磁导
G Gfa，Gfb 与漏磁通fb相对应
磁桥处、转子轭部
G t2
的漏磁导
G j2
Gj1，Gj2 定、转子的轭部 磁导
Hh Mp H chMp
)
r
F
r (1 FC )
0
hMp
S N 稀土磁钢
Fc F
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18
2021/2/18
稀土永磁材料的退磁曲线
用标幺值进行磁路计算
磁通：
/b
磁动势： FF/Fb
磁导：
GG/Gb
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2021/2/18
稀土永磁材料的退磁曲线
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3
2021/2/18
稀土永磁材料的发展
磁能积（kJ/m3）
431
258 199
85
40 2.7 7.2
天碳钴 铝 铁 钐 钐 钕
然钢钢 镍 氧 钴 钴 铁
2 17 15
磁、 铁钨
钴体：： 硼
矿钢 石
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4
2021/2/18
稀土永磁材料的发展
Gt1，Gt2 定、转子齿部磁导
磁钢两侧附加气隙
磁导（包括磁体内
磁导）
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磁路分析的图解法
G
'
δ m G 0
Fad
+_ + FM _
σ s
Gs
主磁路等效磁导：
G
1
2
1 2
2
2
Gj1 Gt1 G Gt2 Gj2
fb G fa
G fb
60
永磁电机的简化等值磁路图
带磁桥的切向式永磁转子
磁力线分布 52
磁场云图（磁桥宽9.8mm）
2021/2/18
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带磁桥的切向式永磁转子
一个极下的气隙磁密波形 磁桥磁密波形（磁桥宽9.8mm）
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2021/2/18
无隔磁气隙切向式永磁转子
磁力线分布 54
磁场云图（无隔磁气隙）
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磁路分析的解析法
永磁电机空载时的磁钢工作点
B 1
1
Bm0
M
m0
N
0
Hm0
1H
0
F m0 1 F
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2021/2/18
磁路分析的解析法
永磁电机空载时的磁路求解
总漏磁通标幺值：
0
F12G 0
G Gn 1
气隙磁通标幺值：
0
F12G 0
G Gn 1
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2021/2/18
永磁电机的磁路分析与设计
（一）稀土永磁材料 的退磁曲线
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稀土永磁材料的退磁曲线
B
l
Br
I
衔铁 Am
稀土永磁体的充磁
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-Hc
0H
退磁曲线
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稀土永磁材料的退磁曲线
永磁电机的等效磁路
m0
G0
F120
G
Fm
0
G ( Fa= 0 )
稀土永磁电机空载等效磁路图
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2021/2/18
永磁电机的磁路分析与设计
（四）磁路分析的解析法
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2021/2/18
永磁电机的磁路计算
两类问题：
I 类：已知磁体和磁路尺寸，求气隙 磁通 ；
m
漏磁系数
稀土电机的主、漏磁路
0
m0 0
空载漏磁系数
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2021/2/18
永磁电机的等效磁路
永磁电机的空载漏磁系数
磁极结构
无极靴 瓦片形
圆筒形
弧形
端面式
漏磁系数 1.1~1.3 1.2~1.4 1.3~1.4 1.5~1.6
0 m 0 0 1 0 1 G G 0
用标幺值进行磁路计算
m0
0
G0
F120
G
G
1
m0
G0
F120
Gn
1
GnG G
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