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上海大学 机电工程与自动化学院 电气工程系
V型磁钢分数槽永磁同步电机
电磁
内置式永磁同步电机是新能源汽车驱动用电机的主流机型，几乎市面上90%以上的车型均采用转子永磁体内置式永磁同步电机作为驱动电机，为充分利用转子空间，最早日本Prius混合动力汽车的主驱动永磁同步电机转子永磁体采用V型排列形式。随着电机技术的发展，内置式永磁同步电机在其他工业应用领域也逐渐得到应用，本案例对永磁体V型放置的永磁同步电机工作特性进行仿真学习，案例采用6极8槽的极槽配合，分析分数槽绕组内置式永磁同步电机的工作特性。
12poles72slots车用永磁同步电机
电磁
电机的极槽配合对电机的性能影响很大，不但直接影响电机的效率、电磁转矩等工作特性，还对电机的振动噪声特性影响很大。目前新能源汽车驱动用电机常见极槽配合有48槽8极和72槽12极。宝马i3驱动电机就采用了12极72槽的极槽配合。本案例为一台额定功率50kW，额定转速1000r/min的表贴式永磁同步电机，适用于大功率伺服应用场合。
5kW鼠笼式三相异步电机的工作特性分析
电磁
本案例仿真一台额定功率5kW、额定转速2000 rpm的三相鼠笼式异步电动机的工作特性，本案例的定子结构尺寸、气隙、转子外径和电源激励与5kW同步磁阻电机案例完全一样，两个案例仅转子结构不同。
5kW同步磁阻电机的工作特性分析
电磁
同步磁阻电机是一种单凸极交流电动机，通过转子的不同位置的磁阻变化产生输出转矩。与鼠笼式异步电动机相比，转子没有鼠笼绕组，不会产生转子铜损耗，电机低速可以产生平稳的转矩输出和精确的同步转速。同步磁阻电机在近年来受到了各大电机企业和研究机构 的关注。同步磁阻电机有望在风机、水泵等追求成本利润同时对电机性能有较高要求的应用领域。有望在工业领域替代传统异步电机成为市场主流的选择。
采用外电路激励的永磁同步力矩电机2D瞬态场仿真
电磁
本案例采用电磁场的瞬态场仿真分析一台18槽20极永磁同步电机的工作特性，案例电机采用分数槽集中绕组，转子永磁体采用表贴式。永磁同步电动机可以采用整数槽绕组也可以采用分数槽绕组，绕组布线可以是分布式也可以是集中式。相较于整数槽分布绕组，分数槽集中绕组具有绕组结构简单、端部用铜量少、绕线效率高等优点，许多伺服电机采用这种设计方案。
直线电机动子结构的模态分析
结构
直线电动机是一种将电能转换为直线运动形式机械能的电机，相比旋转电机，直线电动机可不用任何中间转换机构直接驱动负载，具有起动推力大、传动刚度高、动态响应快、定位精度高等优点。直线电机主要由动子结构和动子结构组成，动子和动子的结构刚度直接影响直线电动机的传动刚度。
直线电机定子结构的模态分析
结构
直线电动机是一种将电能转换为直线运动形式机械能的电机，相比旋转电机，直线电动机可不用任何中间转换机构直接驱动负载，具有起动推力大、传动刚度高、动态响应快、定位精度高等优点。直线电机主要由定子结构和动子结构组成，定子和动子的结构刚度直接影响直线电动机的传动刚度。本案例仿真直线电动机定子结构在两端固定条件下的模态振型，为简化分析，默认定子背铁与绕组线圈紧密接触。
多极永磁电机充磁方式对比-径向充磁
电磁
表贴式永磁同步电动机中，永磁体通常呈瓦片形，如图1所示。粘贴于转子铁心的外表面，这种转子结构的电机直、交轴的主电感相等，常用于伺服电机。每块瓦片形的永磁体可采用平行充磁或径向充磁，本案例分析12个瓦片形磁极采用径向充磁时的磁场分布特点。
多极永磁电机充磁方式对比-平行充磁
电磁
表贴式永磁同步电动机中，永磁体通常呈瓦片形，如图1所示。粘贴于转子铁心的外表面，这种转子结构的电机直、交轴的主电感相等，常用于伺服电机。每块瓦片形的永磁体可采用平行充磁或径向充磁，本案例分析12个瓦片形磁极采用平行充磁时的磁场分布特点。
HalbachArray-多角度充磁小磁块有背铁结构电磁场仿真案例
电磁
永磁材料又称为硬磁材料，永磁材料被磁化后可以长时间保持较为恒定的磁性和较高的矫顽力。永磁材料大规模应用于能源、信息通讯、交通、计算机、医疗器械、家用电器等各领域的机电产品中。HalbachArray充磁阵列的充磁方式，通过不同充磁方向的永磁体组合成近乎理想的磁体结构，实现用最少的磁性材料产生最强的磁场，HalbachArray充磁阵列是1979年，当美国科学家克劳斯·哈尔巴赫KlausHalbach）在实验电子加速实验时，他制造出了这种特殊的永磁铁结构并逐渐完善，最终形成了海尔贝克磁铁阵列。halbacharray是一种近似理想结构的工程磁场。永磁体永磁体不同磁化方向上的排列方式，使阵列一侧的磁场显著增强，而另一侧的磁场显著减弱。目前市场上的HalbachArray充磁阵列主要有两种形式：直线型阵列及环形阵列。根据应用可将永磁体制作成各种形状，本案例学习每块永磁体为正方形的多角度充磁直线型阵列HalbachArray有背铁结构的电磁场分布特点。