表面电机气隙磁密的分析计算
永磁电机气隙磁密大小对电机性能的影响
永磁电机气隙磁密大小对电机性能的影响武文虎;常丽芳;王志林;冯雪山;贾钰【摘要】永磁电机气隙磁密的设计不合理将导致启动冲击大、启动峰值电流大及启动转矩大,对变压器与负载设备造成一定的损伤,在矿用环境下甚至造成爆炸事故,严重影响工厂安全性,采用有限元分析计算获取气隙磁密大小对电机性能的影响,为永磁电机的安全设计提供指导.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2016(045)011【总页数】3页(P127-129)【关键词】永磁电机;气隙;磁密;性能【作者】武文虎;常丽芳;王志林;冯雪山;贾钰【作者单位】山西北方机电科技有限公司,山西太原 030008;太原锅炉集团有限公司,山西太原 030008;山西北方机电科技有限公司,山西太原 030008;山西北方机电科技有限公司,山西太原 030008;山西北方机械制造有限责任公司,山西太原030009【正文语种】中文【中图分类】TM351永磁电动机由于具有功率密度高、转动惯量低、效率高等优点而被广泛应用于高性能运动控制场所，如精密机床、机器人、航空航天、武器系统等[1]，尤其在高端制造业、先进电动车、舰船推进系统、国防工业等尖端工业领域得到快速发展及广泛应用[2-3]。
由于永磁电机主要依托永磁体提供能量，永磁体在电机中的合理布置、牌号选择及永磁体用量将直接导致永磁电机设计的成败。
文献[4]对组合定子铁心直流旋转电机的气隙磁密进行了分析，文献[5]利用有限元与解析法分析了永磁直流电机的空载磁场，但均未体现出气隙磁密对电机性能的影响。
目前，永磁电机中永磁体设计主要依据为反电势与输入电压基本一致[6]，尚无形成具体气隙磁密大小对性能的影响。
永磁电机中气隙磁密设计不合理将导致脉动转矩大、启动电流倍数大及启动峰值电流大，对电机负载设备及变压器造成损伤，当终端用户保护措施不到位时甚至造成人员事故，尤其在矿用环境下容易造成爆炸事故，造成大量不可挽回的损失。
本文提出的永磁电机永磁体设计方法主要采用有限元分析，通过迭代法计算调整永磁体的空间尺寸进而调整气隙磁密大小，用于控制电机的启动电流倍数、启动峰值电流及电机脉动转矩，使得设计的永磁电机电磁性能与原有异步电机基本一致，以保证负载设备及变压器的安全可靠运行，消除隐患。
外转子表贴式永磁同步电机永磁体径向吸力分析计算
外转子表贴式永磁同步电机永磁体径向吸力分析计算曹晴;周石;王冬梅【摘要】针对电机空载和负载两种情况,对表贴式永磁同步电机永磁体的受力进行理论分析,得到不同情况下永磁体所受径向力的计算公式.以一电机模型为例,采用解析计算方法并结合有限元计算的磁密分布波形图计算得到了两种情况下永磁体的受力大小,并与Ansoft二维稳态场直接计算的电磁力进行对比分析.【期刊名称】《防爆电机》【年(卷),期】2018(053)006【总页数】4页(P12-14,28)【关键词】空载;永磁同步电机;径向力【作者】曹晴;周石;王冬梅【作者单位】中车株洲电机有限公司,湖南株洲412000;中车株洲电机有限公司,湖南株洲412000;中车株洲电机有限公司,湖南株洲412000【正文语种】中文【中图分类】TM3510 引言由于稀土永磁具有高剩磁密度、高矫顽力和高磁能积的特点，永磁电机的应用日益广泛。
无论是在驱动电机领域还是在高速电机领域，表贴式永磁电机都正在飞速发展。
外转子表贴式永磁电机一般应用于高转矩密度，低速运行的大扭矩直驱电机，此类电机在电机内部结构上一般采用多极，永磁体直接贴于转子铁心上的形式，当永磁体对定转子铁心的合磁力偏小，可能导致永磁体在径向方向上发生位移，严重时会导致整个永磁体从转子上脱离出来，因此需要对永磁体进行受力分析，判断永磁体在不同情况下的受力。
1 磁场力产生原理永磁电机的永磁体直接贴在转子铁心上，如下图1所示。
图中分段的圆环即为永磁体。
图1 永磁电机截面图为了更好的分析磁场力，得到磁场力表达式，做如下假设(1)磁场在导磁材料中均匀分布；(2)定转子铁心相对磁导率远大于1；(3)介质为各向同性介质。
对于表贴式永磁电机来说，由于转子表面存在永磁体，会产生磁场，使得导磁材料在磁场中被磁化，磁化后的导磁材料将会在表面以及内部产生磁化电流[1]。
导磁材料在磁场中受到的磁场力为=∭=∭((1)式中，导磁材料表面磁化电流面密度；内部磁化电流体密度；介质磁化强度；磁感应强度。
表贴式永磁电机气隙磁密解析计算
图 1 解析算法和 TI]OBLL有限元仿真对比 (&) 与 TECEK:8!有限元仿真结果对比 TECEK:8!作为国际上应用及影响范围最广的电机电磁 热设计软件集成 了 磁 路 法 热 路 法 热 网 络 法 有 限 元 分 析 法智能优化算法)% 年积累的丰富电磁热计算经验数据有 效提升了不同种类不同冷却形式电机电磁与热计算精度 TECEK:8!整个程序框架完全是为电机设计量身定制优化 了有限元程序采用高效的汇编语言撰写有限元核心算法 极大地提高了计算效率是传统有限元软件计算效率的数倍 到数十倍 磁路法热路法热网络法有限元分析法智能 优化算法混合算法 自动剖分网格设置边界和自动加密网 格周期阵列
图 ) 电机在二维极坐标系下的剖面图 图 ) 中 GH为电机转子内径GA 为电机永磁体外径GE为 电机定子内径GE9为电机槽底到转子中心的距离(为电机槽 口宽弧度单位j为电机槽数%为电机第 /槽距离初始设 定的角度规定最初时间电机转子 S 极对齐槽口的中心线
图 ( 电机内部磁场区域划分
图 3 永磁体均匀磁化后磁化强度分布示意 44在极坐标图下将电机中永磁体的磁化强度在假设的持 续分布的永磁区域内展开成傅氏级数 根据以上所述的假
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设条件并根据图 3 可以计算出磁化强度的傅氏展开表示 式为0
图 $ 表贴式永磁电机模型 电机模型基本参数表
参数 转子外径 *PP 永磁体外径 *PP 定子内径 *PP 电机槽深 *PP 铁芯长度 *PP
数值 '&( $$&6 $) $> 1%
表面磁钢永磁无刷电机空载气隙磁场半解析法研究
Ｓ ｍｉ ｅ ・ ａｙ ｉａ ｅ ｈ ｄ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｆ ｒ Ｎｏ ・ ａ ｒ Ｇａ ｉｌ Ａｎ ｌｔ ｌＭ ｔ ｏ ｓ ａ ｃ ｏ ｎ Ｌｏ ｄ Ａｉ ｐ Ｆ ｅｄ ｃ ｏ ｕ ｆ ｃ ｎ ｃ ｅ ｍａ ｅ ｔＭ ａ ｎ ｔＢｒ ｓ ｌｓ ｏ ｏ ｆＳ ｒ ａ ｅ Ａｌ ｉｏ Ｐ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ｕ ｈ ｅ ｓ Ｍ ｔ ｒ
Ｋｅ ｒ ｓ ｎ ｌ ｔｃ ｌ ｔ ｏ ｙ ｗｏ ｄ ：ａ ａ ｙ ｉａ ｍｅ ｈ ｄ；ｆ ｉｅ ｄ ｆｅ ｅ ｔ ｌ ｔ ｏ ； ｒ ｓ ｌｓ ｅ ｍａ ｅ ｔｍａ ｎ ｔ ｏ ｏ ；ｎ ｎ ｌ ａ ｉ ｔ ｉ ｒｎ ｉ ｈ ｄ ｂ ｕ ｈｅｓｐ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ｔｒ ｏ ・ ｄ ｎ ａ ｍｅ ｍ ｏ
摘
要 ： 出了一种半解析法用于计算表面磁钢永磁无刷 电机 的气 隙磁场 。它将 解析法 与有 限差 分法 提
相结合 ， 求得定子开槽时气隙磁密的切 向和径 向分量 ， 其结果符合实 际情况。计算结果 与有 限元数值分 析 比 较， 证明 了该方法的有效性和正确性 。该方法计算方便 、 速度快 ， 适合用于优化设计 。
的研究。在以往分析中， 定子 开槽 的影响利用许 克变换求得 ， 并将相对气隙磁导 函数与未开槽时
气 隙磁场 相 乘 ， 为 开槽 时 气 隙 的磁 场 分 布 。此 作 方 法 中 ， 被假 设 为无 限深 ， 忽略 了槽 与槽 之 间 槽 且 的影响 ， 与实 际情 况不完 全相 同 ； 重要 的是 用相 更 对 磁导 函数修 正 光 滑气 隙时 的磁 场 ， 出 现 隐没 会 磁 密切 向分量 的 情 况 ， 响麦 克 斯 韦 应力 张量 法 影 计算 电磁 转矩 的精 度 。 本文 将解 析法 和有 限差分 法相 结合来 分 析永 磁无 刷 电机 的气 隙磁场 ： 用解析 法 计算 气 隙磁场 ； 差分法计算槽 域 的磁场 ， 中槽域 的边 界条件 由解 其
利用maxwell计算漏磁系数方法
方法一：
1.磁密计算
检测永磁体表面磁密和气隙处的磁密，图13（a）为电机一个磁极表面的磁
曲线。
密B m曲线，图13（b）表示气隙处一个极距下的磁密B
(b)
图13 磁密曲线图
2.漏磁系数计算
磁通的计算根据斯托克斯（Stokes）定理求得：
Φm=Bm.Sm
Φδ=Bδ.Sδ
σ=Φm/Φδ
3.评价
需要测量的量较多，对数据测量要求较高，另外，面积计算时选取问题。
计算结果较为准确。
方法二：
1.数磁力线。
磁极发出的总磁力线数目减掉漏掉的就是通过电枢的。
2.这种方法快，简便，比较准确。
方法三：
1.直接检测磁体表面的一个点处磁密作为Bm，和电枢处一个点的磁密作为Bδ.
2.相比较前两种，这种方法没考虑面积，误差还是较大的。
内置式永磁电机漏磁系数直观认识：
工作磁密小，电枢内径小，气隙大，磁桥越大，漏磁系数越大。
maxwell电机气隙磁密与用matlab进行fft谐波分析
FFT是离散傅立叶变换的快速算法，可以将一个信号变换到频域。
有些信号在时域上是很难看出什么特征的，但是如果变换到频域之后，就很容易看出特征了。
这就是很多信号分析采用FFT变换的原因。
另外，FFT可以将一个信号的频谱提取出来，这在频谱分析方面也是经常用的。
虽然很多人都知道FFT是什么，可以用来做什么，怎么去做，但是却不知道FFT之后的结果是什意思、如何决定要使用多少点来做FFT。
现在圈圈就根据实际经验来说说FFT结果的具体物理意义。
一个模拟信号，经过ADC 采样之后，就变成了数字信号。
采样定理告诉我们，采样频率要大于信号频率的两倍，这些我就不在此罗嗦了。
采样得到的数字信号，就可以做FFT变换了。
N个采样点，经过FFT之后，就可以得到N个点的FFT结果。
为了方便进行FFT运算，通常N取2的整数次方。
假设采样频率为Fs，信号频率F，采样点数为N。
那么FFT之后结果就是一个为N 点的复数。
每一个点就对应着一个频率点。
这个点的模值，就是该频率值下的幅度特性。
具体跟原始信号的幅度有什么关系呢？假设原始信号的峰值为A，那么FFT的结果的每个点（除了第一个点直流分量之外）的模值就是A的N/2倍。
而第一个点就是直流分量，它的模值就是直流分量的N倍。
而每个点的相位呢，就是在该频率下的信号的相位。
第一个点表示直流分量（即0Hz），而最后一个点N的再下一个点（实际上这个点是不存在的，这里是假设的第N+1个点，也可以看做是将第一个点分做两半分，另一半移到最后）则表示采样频率Fs，这中间被N-1个点平均分成N等份，每个点的频率依次增加。
例如某点n所表示的频率为：Fn=(n-1)*Fs/N。
由上面的公式可以看出，Fn所能分辨到频率为为Fs/N，如果采样频率Fs 为1024Hz，采样点数为1024点，则可以分辨到1Hz。
1024Hz的采样率采样1024点，刚好是1秒，也就是说，采样1秒时间的信号并做FFT，则结果可以分析到1Hz，如果采样2秒时间的信号并做FFT，则结果可以分析到0.5Hz。
盘式电机气隙漏磁与空载气隙磁密的解析计算
Analysis and calculation for air gap leakage and open circuit air gap flux density of disc motor
YU Shen-bo, JIANG Shuang, XIA Peng-peng
(School of Mechanical Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China)
参数 极数2p 极弧系数 定子齿数z 气隙长度g/mm 定子外直径0/mm 定子内直径0/mm 永磁体剩磁Br/T 永磁体厚度2Am/mm 电机类型
数值 22 0.85 24 1.5 250 144 1.25 10 双定子单转子
由于盘式电机的对称性,在对电机的磁路进行 分析时,不需要对整机的磁路进行分析,只需在一个 极距单元来进行分析。如图2所示为一个极距单元 下的盘式电机磁路模型图。其中，回路①表示气隙
%
R
‘ ''
1 + 才（2 + 2a +20 +4可 + 4入）
D
1 + 萨（2a + 20 + 4可 + 4入）
① km =-------R-------------------------------------- * ①r。o 1 +于（2 +2a +20 +4耳 +4入）
⑵
其中：a = 尹;0 =臣"；耳=尸；入=亓旦。由式（1）
心
九
(5)
码,（。爲-尤）
(6)
(7)
64
电机与控制学报
基于AnsoftMaxwell的电机气隙径向磁密求取.pdf
基于Ansoft Maxwell 的电机气隙径向磁密求取
编写：y1949b
日期：2011-7-10
首发：西莫论坛（）
1 前言
使用工具： Ansoft Maxwell 2D V14.0
目的：求取电机气隙径向磁密
例子：pmsg-1.mxwl
例子所在目录：C:\Program Files\Ansoft\Maxwell14.0\Examples\RMxprt\pmsg（默认安装路径的话）
2 正文
使用静磁场求解器，本例求解的为永磁同步电机的空载气隙径向磁密，电机模型如图2-1，为全模型。
图2-1
打开场计算器，如图2-2所示
图2-2
场计算器如图2-3所示，其中序号1、2、3、4、5 为主要的点取顺序，其气隙径向磁密利用的公式2-1为
B=B X×cos(θ)+ B Y×sin(θ) （2-1）式中 B-径向磁密
B X-磁密的x轴分量
By-磁密的y轴分量
θ-柱坐标的θ
图2-3
具体的点取顺序见下图2-4至2-13
图2-4
图2-5
图2-6
图2-6
图2-7
图2-8
图2-9
图2-10
图2-11。
双转子径向永磁电机气隙磁密的分析计算
2010年第43卷第8期双转子径向永磁电机气隙磁密的分析计算收稿日期:2009 07 21基金项目:广州市科技计划项目(2008Z1-D421曹江华,杨向宇,肖如晶(华南理工大学电力学院,广州 510640摘要:双转子径向永磁电机可以大大提高转矩密度和效率。
该文首先简要介绍了双转子径向永磁电机的基本结构、原理、特性及设计依据,然后采用等效磁路法对气隙磁密进行了解析,最后利用有限元法对所设计电机进行了静态磁场的分析和气隙磁密计算值的验证。
结果表明,双转子径向永磁电机在磁场上可看作由共用定子铁心的两个传统内、外转子永磁电机并联而成,气隙磁密的解析值和有限元计算值也吻合得较好,证明了分析和设计的可行性。
关键词:双转子径向永磁电机;气隙磁密计算;静态磁场;有限元分析中图分类号:TM 351 文献标志码:A 文章编号:1001 6848(201008 0028 03Calculation of Airgap F lux D ensity in Dual rotor Radial fluxPerm anentM agnetM achinesC AO Jiang hua ,YANG X iang yu,X IAO Ru ji n g(Co llege of E lectric Po w er ,South China University o f T echno logy,Guangzhou 510640,China Abst ract :Dual rotor radial fl u x per m anent m agnet m ach i n es can substantially i m prove the torque densityand effic i e ncy .This paper briefly intr oduced its basi c str ucture ,operati o n pri n ciple ,characteristics and desi g n basis ,calcu lated t h e a ir gap flux density based on t h e equ i v a lent m agnetic c ircu i.t I n additi o n ,to analyze the m agnetostatic fi e l d and prove the effectiveness o f t h e ca lculated flux density w ith the fi n ite e le m ent m ethod .The resu lts sho w that the m agnetic fie l d o f dual roto r rad ial flux per m anent m agnet m achines can be regarded as a parallel co m b i n ation o f t w o traditi o na l inner and outer per m anent m agnet m achines shared a co mm on stator core and the airgap flux density values ca lculated by the analytic and fi n ite ele m ent m ethod m atch w el,l w hich verifies the feasi b ility o f the analysis and design .K ey W ords :Dual rotor radia l flux per m anent m agnet m achines ;C alcu lation of a irgap flux density ;M ag netostatic field ;F i n ite ele m ent analysis0 引言与单转子结构相比,采用双转子结构可以充分利用电机内部空间,克服磁拉力,减小漏磁,大大提高电机的转矩密度和效率。
计及多因素影响的永磁电机空载气隙磁密解析计算法
研究与设计I EMCA違权控刹名阄2018,45 (8)计及多因素影响的永磁电机空载气隙磁密解析计算法#王建飞，张琪，黄苏融(上海大学，上海200072)67!为准确而快速地计算与评估电机的性能，以I型转子结构永磁电机为例，提出了一种计及多因素 影响的磁密的计算法，了仿真验证。
分了永磁体尺寸、隔磁桥高度和极弧系磁密的，为电机方案提供了。
关键词：永磁电机；多因素"气隙磁密；有限元中图分类号：T M351 文献标志码！A文章编号：1673-6540(2018)08-0050-06Analytical Approach for Determining No-Load Air-Ciap Flux Density ofPermanent Magnet Motors Considering Multi Factors*WANGJianfei,ZHANG Qi,HUANG Surong(Shanghai U n iv e rs ity，Shanghai 200072，C h in a)Abstract: In order to calculate and evaluate the perform ance o f thie motors accur approach fo r de term in ing no-load air-gap flu x density o f perm anent magnet motors considering m u lti f the I type rotor structure was proposed. A prototype o f 48-slo t 8-pole perm anent magnet motors was s im u la te d，and thegood agreement between the calculated data and the sim ulated data ve rifie d the v a lid ity o f the proposed a n alyticalapproach. The influe nce o f parameters such as perm anent magnet s iz e，height o f isolatio n bridge and pole arcco e fficie n t on a ir g ap flu x density was an alyzed，w h ich provided a way to optim ize the motors scheme.Key words：permanent magnet motor; multi factors; air-gap flux density; finite element method (FEM)0引言永磁电机以其高效率、高功率密度、快速动态 性 和 控制系统了。
maxwell_电机气隙磁密与用matlab进行fft谐波分析
maxwell 电机气隙磁密与用matlab进行fft谐波分析1．对电机进行静态场分析，分析完后，进入后处理2．需要在气隙中间画一条圆弧线。
点开deometry菜单，点creat再选Arc 如下图所示。
然后输入圆弧的中心（0，0）回车。
在下一个界面输入起始点坐标。
最后一个界面输入这条弧线上的采样点数（250），圆弧角90度，圆弧的分段数目（250），名字以及线的颜色，最后回车，就会得到下图的圆弧了。
3. 需要得到气隙磁密。
打开后处理计算器，依次选择qty—B，即选择磁密矢量。
选择geom—line—airgap_line, 即选中刚才画的那条弧线。
选择unitvect—2d normal,求取圆弧线的径向分量。
选择dot（点乘），求取圆弧线上的B 的径向分量。
再选一遍那个圆弧线，然后点 2d plot,就会出现那个磁密分布图了。
4. 虽然maxwell本身也可以做fft分析，但小弟还是喜欢把数据导出来在matlab 中进行分析，这样更灵活一些。
导出数据。
点击plot菜单—save as—2d plot。
在弹出的对话框中输入数据文件的名字。
（小弟实在找不到更好的办法导出数据了，如有哪位达人有更好的方法，请赐教。
小弟在此谢谢了。
）5. 对气隙磁密进行谐波分析。
将第四步中生成的.dat文件拷出来放到一个文件夹中（保证matlab和数据文件的路径相同）。
然后将matlab文件也拷贝到这个文件夹中。
打开这个m文件，输入Ns=500(需要进行分析的采样点个数，由于我们在maxwell中只分析了一个磁极下的磁密，所以只有半个周期，我们需要通过镜像生成后半个周期，这样总采样点个数为250*2=500)。
Order是需要分析的谐波次数，输入11就是分析到11次谐波。
运行，就得到下面的两个图了，第一个是原始波形，基波分量以及各高次谐波；第二个是个谐波分量的幅值大小柱状图。
这样一个电机气隙磁密谐波分析就完成了。
clcclear all;format long;Ns=500;order=11;%**********************read the position and flux density************************fid=fopen('','r'); %open the original filefidnew = fopen('','w'); %write the new filewhile feof(fid)==0tline = fgetl(fid); %tlineif ~ischar(tline), break, endtemp=abs(tline);Nlength=length(tline);isemptyline=0; %if Nlength==0isemptyline=1;endallspace=0; %isspace=0;for i=1:NlengthT=temp(i);if T==32isspace=isspace+1;endif isspace==Nlengthallspace=1;breakendendfindalpha=0; %for j=1:NlengthT=temp(j);if ((T>=65)&(T>=90))|((T>=97)&(T>=122)) findalpha=1;break;endendif (~findalpha)&(~allspace)&(isemptyline==0) % fprintf(fidnew,tline);fprintf(fidnew,'\n');endendfclose(fid);fclose(fidnew);fid1=fopen('','r');flux_position =fscanf(fid1,'%f',[2,Ns]);fclose(fid1);%********************************read file finish***************************************** flux_position=flux_position';pos=flux_position(:,1);flux=flux_position(:,2);figure;plot(pos,flux,'r');%plot origional waveform hold on;grid on;fft1=fft(flux,Ns);j=0;amp_har=zeros(1,(order+1)/2);for m=1:2:orderj=j+1;fft1=fft(flux,Ns);fund_ele_front=fft1(m+1);fund_ele_back=fft1(Ns+1-m);amp_har(j)=(abs(fund_ele_front))/Ns*2; fft1=0*fft1;fft1(m+1)=fund_ele_front;fft1(Ns+1-m)=fund_ele_back;fft1=ifft(fft1,Ns);fft1=real(fft1);plot(pos,fft1);hold on;endk=(1:2:order);figure;bar(k,amp_har);grid on;%peak_b=max(fft1)%rms_b=*peak_b。
磁钢不同厚度的表面式永磁电机的气隙磁场分析
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。
永磁无刷电机设计方法气隙主磁场解析分析
∑ +
∞ n= p,3 p,...
(np)2 (np)2 −1
µ0M n
cos
np(θ
−θ0)
∑ BIIθ
= − ∂A ∂r
=
−
∞ n=1
(+A(ICInrIInnrp−n1p−−1
BIInr −np−1)np cos npθ − DIInr −np−1)np sin npθ
p
sin
nπ ，n 2p
=
p,3 p,5 p,L
0
, n = 2 p,4 p,6 p,L
光滑气隙求解区域
求解区域划分
气隙区域I
r
r
BI = µ0 H I
在永磁体区域II
r
r
r
BII = µm H II + µ0 M
极坐标下矢量磁位方程式
∂ 2 AI ∂r 2
+ 1 ∂AI r ∂r
+
1 r
(+A(ICnrInnrp−n1p−−1
BInr −np−1)np cos npθ − DInr −np−1)np sin npθ
永磁区域磁感应强度
∑ BIIr
=
1 r
∂A ∂θ
=
∞ n=1
− +
( AIInr (C IIn r
np −1 np −1
+ +
BIInr −np−1)np sin npθ DIInr −np−1)np cos npθ
∑ −
∞ n= p,3 p,...
np (np)2
−1 µ0M n
cos np(θ
电机气隙计算公式
电机气隙，即电机中的空气间隙，是电机设计和运行过程中的关键参数。
电机气隙的大小对电机的性能、效率和可靠性有着直接影响。
因此，准确计算电机气隙非常重要。
电机气隙的计算公式通常基于电机的类型、功率和尺寸等因素。
对于不同类型的电机，其气隙计算公式可能会有所不同。
以下是一些常见的电机气隙计算公式及其相关解释：1.直流电机气隙计算：
直流电机的气隙通常较小，一般在0.5mm至2mm之间。
其计算公式可能基于电机的功率和尺寸，例如：气隙= f(功率, 直径)。
其中，f代表一种函数关系，具体形式取决于电机的设计规范和制造标准。
2.交流电机气隙计算：
交流电机的气隙通常稍大于直流电机，一般在1mm至4mm之间。
对于交流电机，气隙的计算可能涉及更多的参数，如电机的极数、额定功率和额定电压等。
一种常见的计算公式为：气隙= g(极数, 额定功率, 额定电压)。
其中，g代表一种函数关系，具体形式取决于电机的设计参数和性能要求。
3.大型电机气隙计算：
对于大型电机，如发电机和大型工业电机，其气隙的计算可能更为复杂。
这些电机的气隙通常较大，一般在5mm至10mm之间。
计算公式可能涉及电机的额定功率、转速、极数等多个参数，并可能需要考虑电机的冷却方式和机械结构等因素。
需要注意的是，以上提供的公式仅为一般性参考，实际计算中应根据具体电机的设计要求和制造标准来确定气隙大小。
此外，电机气隙的计算还需考虑材料性能、制造工艺和运行环境等因素。
因此，在实际应用中，建议咨询电机制造商或相关领域的专家以获取准确的计算方法和建议。
表面式永磁电机气隙磁场分析
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。
关于maxwell v12中气隙磁密的计算
[讨论] 关于maxwell v12中气隙磁密的计算maxwell, 气隙本帖希望和各位高人共同讨论一下maxwell v12中求气隙磁密的步骤，如有不对之处，望各位直言不讳；写的不全的也请指出，我会补充的～本文中也提到了我存在的疑问，均用红色字体标出，恳请各位大哥大姐不吝赐教！！同我之前的帖子/thread-30408-1-1.html一样，本帖还是以那个电机为模型说明，仍然是在静磁场中。
步骤如下：1. 首先在想要得到气隙磁密的位置画一段圆弧。
注意不能在整个气隙内画，即不能画封闭线，如下，绿色高亮部分是我画的一段圆弧（Name="air_gap"）：2. 求解（为了节省时间，求解项只设了两步，抛分也只是粗抛了一下，所以结果不太精确）。
3. 求解结束后，定义气隙磁密公式。
如下：3.1 右键Field Overlays，如图：3.2 选中calculator，调出计算器。
3.3 Quantity->B，如图：3.3 Geometry->Line->air_gap（即刚才画的那条圆弧），确定，如图：3.4 点Normal（取径向）或Tangent（取切向）后，如图：3.5 点Undo（为什么要点Undo，即“撤销”，说实话我现在也不明白，应该是和ansoft计算器的算法有关，哪位高人知道请务必赐教啊，在下不胜感谢！）后，如图：3.6 点Pop，即只留下“Scl : Dot(<Bx,By,0>, LineNormal)”（径向）或“Scl :Dot(<Bx,By,0>, LineTangent)”（切向）一式，如图：3.7 点Add，随便输个名字代表这个式子（如：Bgap_radial），如图：3.8 这时在Named Expressions里就加入了这个式子，如图：3.9 点Done，结束编辑。
4.右键result，如图选择：5. 在“Geometry”下拉框中选择air_gap（即一开始那段圆弧），在“points”里输入想要得到的点数（我这里默认是1001），在“Category”里选Calculated Expressions，在“Quantity”里选则刚才定义的式子（如Bgap_radial）。
maxwell应力张量法气隙磁密
一、介绍Maxwell应力张量法是一种用于分析气隙对磁密的影响的数学方法。
在电气设备和磁性材料应用中，气隙对磁密的影响往往是一个重要的问题。
Maxwell应力张量法是一种全面、有效的方法，可以帮助工程师们准确地分析气隙对磁密的影响，并且能够指导设计和优化磁性设备和系统。
二、Maxwell应力张量法的原理1. Maxwell方程组Maxwell方程组是描述电磁场的基本方程组，它包括电场和磁场的分布情况，描述了电磁场的产生和变化规律。
在Maxwell应力张量法中，Maxwell方程组被用来描述气隙对磁密的影响。
2. 应力张量应力张量是在固体力学中常用的概念，描述了材料内部各点上的应力状态。
在Maxwell应力张量法中，应力张量被用来描述气隙对磁密的影响，从而可以计算出气隙对磁密的影响程度。
3. 气隙对磁密的影响气隙会引入额外的磁阻，导致磁场的分布发生变化，从而影响磁密的分布。
Maxwell应力张量法可以精确地描述气隙对磁密的影响，并且可以计算出气隙对磁密的影响程度。
三、Maxwell应力张量法的应用1. 电机和变压器设计在电机和变压器的设计中，气隙对磁密的影响是一个重要的问题。
通过使用Maxwell应力张量法，工程师们可以准确地分析气隙对磁密的影响，从而指导电机和变压器的设计和优化。
2. 磁性材料性能分析磁性材料的性能与磁密的分布密切相关。
通过使用Maxwell应力张量法，可以对磁性材料的性能进行深入分析，从而指导材料的选择和优化。
3. 磁场仿真在磁场仿真中，气隙对磁密的影响是一个重要的因素。
通过使用Maxwell应力张量法，可以精确地描述气隙对磁密的影响，从而提高磁场仿真的准确性。
四、Maxwell应力张量法的优势1. 全面性Maxwell应力张量法是一种全面的方法，可以准确地描述气隙对磁密的影响，并且可以计算出影响程度。
2. 精确性Maxwell应力张量法基于Maxwell方程组和应力张量的数学原理，具有高度的精确性。
利用maxwell计算漏磁系数方法
方法一：
1.磁密计算
检测永磁体表面磁密和气隙处的磁密，图13（a）为电机一个磁极表面的磁
曲线。
密B m曲线，图13（b）表示气隙处一个极距下的磁密B
(b)
图13 磁密曲线图
2.漏磁系数计算
磁通的计算根据斯托克斯（Stokes）定理求得：
Φm=Bm.Sm
Φδ=Bδ.Sδ
σ=Φm/Φδ
3.评价
需要测量的量较多，对数据测量要求较高，另外，面积计算时选取问题。
计算结果较为准确。
方法二：
1.数磁力线。
磁极发出的总磁力线数目减掉漏掉的就是通过电枢的。
2.这种方法快，简便，比较准确。
方法三：
1.直接检测磁体表面的一个点处磁密作为Bm，和电枢处一个点的磁密作为Bδ.
2.相比较前两种，这种方法没考虑面积，误差还是较大的。
内置式永磁电机漏磁系数直观认识：
工作磁密小，电枢内径小，气隙大，磁桥越大，漏磁系数越大。
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量密 度分 布 ， 且 可 以考 虑磁 性 材 料 的饱 和与 非 并
线 性 等 因素 。但是 在 初 始 设 计 阶段 ， 其需 要 很 长 的计算 时 间 。因 此 ， 文采 用 分 析 方 法计 算 表 面 本
Ａｂｔａｔ ｎａａｙｃ ｔｏ ａ ｐｅｅｔｄｔ ｐｅ ｉ ｅ ｈｅ—ｉ ｅｓ ｎｌ ３Ｄ）ｍ ｇｅｉ ｆ ｘｄｎｉ ｉ ｓ ｃ：Ａ ｎ ｔａ ｍｅ ｄｗ ｓ ｒｓｎｅ ｒｄｃ ｔ ｒｅｄｍ ｎｉ ａ （ － ｒ ｌ ｉ ｌ ｈ ｏ ｔｈ ｔ ｏ ａｎｔ ｕ ｅｓｙｄｓ ｃｌ ｔ －
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了磁标量位的拉普拉斯方程及一 系列边界条件 。用分离 变量法获 得 了永磁 体在气 隙中产生 的磁 场强度和磁 通量密度的分析表达式 。将分析结果 与试验结果进行 对 比， 证明 了分析 方法 的正 确性 ， 为进行表 面电机对 比 研究 、 化设 计和机械动力学建模提供 了基础 。 优
关 键 词 ：表 面 电 机 ； 析 解 ； 标 量 位 ； 隙磁 密 分 磁 气 中 图分 类 号 ： Ｍ ３ １３ 文 献 标 志 码 ： 文 章 编 号 ：６ ３６ ４ （０ １ ０ －０ ７ ） Ｔ ０ ． Ａ １７ －５０ ２ １ ）８０ ０ ４ ４
Ｃａ ｃ ｌ ｔ ｎ ｏ ｒ Ｇａ ｌ ｘ Ｄｅ ｓｔ ｏ ｕ ｆ ｃ ｏ ｏ ｌｕ ａ ｉ ｆＡｉ ｐ Ｆ ｕ ｎ ｉ ｆ ｒ Ｓ ｒａ ｅ Ｍ ｔ ｒ ｏ ｙ
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研 究与设计 Ｅ Ｃ ＭＡ
表 面 电机 气 隙磁 密 的分 析 计 算 术
邢 鹏虎 ， 李迅 波 ， 郝 晓红
（ 电子科技 大学 机 械 电子 工程 学 院 ， 川 成 都 四
摘
６ ７ １ １ ３ ） １
要 ： 出了计算 表面电机气隙磁通量密度分布 的分析方法 。建立 了表 面电机磁场 的分析模 型 ， 出 提 给
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
０ 引 言
最早 的表面 电机 是美 国在 ２ ０世 纪 ６ ０年代 后 期 开发 的 Ｓｗ ｅ 磁 阻 型表 面 电机 … ， 外 还有 异 ａ ｙｒ 另 步 表面 电机 和 同步永 磁表 面 电机 。我 国也有一 些
高 校和研 究 所在 进 行 表 面 电机 的研 究 ， 如 中科 例 院 长春 光学 精密研 究 所正 在开 发研制 单 自由度 磁
（ ｃｏｌ ｆ ｃ ａ ｏ ｉｓ ｎｉｅｒ ｇ Ｕ ｉｅｓｙｏ Ｅｅｔ ｎｃＳ ｉ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏ ｇ ｆ Ｓｈ ｏ ｏ ｈｔ ｎｃ ｇ ｅｉ ， ｎｖｒｉ ｆ ｌ ｒ ｉ ｃｅ ｅａ ｄＴ ｃ ｎｌ ｙｏ Ｍｅ ｒ Ｅ ｎ ｎ ｔ ｃｏ ｎ ｏ Ｃ ｉａ Ｃ ｅ ｇ ｕ６ ３ ， ｈｎ ） ｈｎ ， ｈ ｎｄ １７ Ｃ ｉａ １ １