摘要：介绍了halbach阵列结构原理,讨论了基于halbach结构的高效率无槽直流伺服电动机电磁设计的主要思路,用JMAG-Designer软件对常规磁体布局和halbach阵列磁体的无槽直流伺服电机进行了有限元仿真分析对比,通过样机实验结果验证了使用halbach阵列提高电机效率的方式的正确性。

摘要：为提高电机气隙磁密的正弦度以提升电机的性能,将halbach阵列应用于直驱式外转子永磁同步风力发电机。设计了一台1.2 MW直驱式永磁同步风力发电机,通过有限元法对比分析了不同halbach充磁阵列和传统径向充磁阵列电机的气隙磁密及感应电势波形,仿真结果显示45度halbach永磁阵列永磁电机的气隙磁密波形和感应电势波形的正弦度最高且谐波含量最低,发电效果最佳。针对45度halbach阵列永磁同步风力发电机进行了温度场仿真,结果表明,电机不存在局部过热情况,设计的halbach阵列永磁同步风力发电机能够稳定运行。

摘要：针对光刻机等高精确度定位平台无摩擦、无接触、无噪声需求,提出一种采用动子无源型平移和悬浮一体化halbach磁悬浮永磁直线电机以实现定位平台的无摩擦悬浮及长距离定位运动。为了精确分析该类电机的悬浮力和推力特性,提出一种考虑动子永磁体端部效应的电机磁场解析模型并采用傅里叶分解法得到halbach阵列永磁体磁场解析式。基于此磁场解析模型,通过洛伦兹力法得到了动子电磁力解析模型,并基于正交分解法推导了电机悬浮力和推力解耦的电磁力模型。结合有限元仿真对建立的电磁模型进行了对比验证,在此基础上,设计并制作了一台10极12槽样机,通过搭建实验平台进行推力和悬浮力测试,将实验测试值与有限元仿真值和解析值对比验证了所提出方法的准确性和快速性。

摘要：永磁磁浮交通系统利用车载永磁体和永磁轨道间的磁斥力实现悬浮,理解并掌握永磁体磁力与其空间位姿参数的关系对磁浮车辆走行部及轨道结构设计具有重要意义.参考兴国县永磁磁浮交通系统,建立车载永磁体和永磁轨道的三维磁场有限元模型;计算不同悬浮间隙、横向偏移、点头角、侧滚角和摇头角条件下车载永磁体受到的磁力,重点分析车载永磁体悬浮力和横向力随5个位姿参数的变化规律及其相关程度.结果表明:车载永磁体的磁力主要受悬浮间隙和横向偏移量的影响,受摇头角的影响较大,受点头角和侧滚角的影响很小;在设定的参数变化范围内,悬浮力最小值和最大值与额定悬浮力之比分别约为0.75和1.16,横向力最大值达到额定悬浮力的50.42%;车载永磁体横向力的方向与其横向偏移方向一致,摇头力矩与其摇头方向相同,需要为永磁悬浮系统设置导向装置,防止车载永磁体横向晃动和偏航运行.

摘要：针对搭载高压水射流装置的履带式爬壁机器人附壁稳定性问题,结合设计的爬壁机器人的结构特点,建立了爬壁机器人吸附在船舶壁面时的运动学模型,分析并求解了影响爬壁机器人附壁性能的各个因素,并对其磁吸附单元进行设计,分析磁吸附单元在N-S充磁和halbach充磁方向时磁力与间隙关系。借助拉伸试验机对永磁吸附单元进行试验,验证了磁吸附单元的可靠性。并对搭建的功能性样机,开展室内水平行走、垂直爬壁和1∶1实船模型爬壁试验,验证了分析结果的正确性,为履带式爬壁机器人进一步结构优化设计和动力学分析提供了基础。

摘要：永磁电动悬浮系统由于自身弱阻尼的特点,运行过程中磁体的姿态易受外界扰动而发生改变,从而影响系统的电磁力特性。该文针对磁体倾斜、横移、偏转等工况,采用解析计算、仿真分析、实验验证相结合的方法来研究系统电磁力特性。首先阐述系统的结构及原理,推导halbach永磁体阵列在水平、倾斜、偏转状态下的磁场分布函数,建立适用于系统多工况的三维解析模型;其次,搭建三维仿真模型,仿真结果验证了解析模型的正确性,并结合解析模型对比分析系统典型工况下的浮阻特性和悬浮能力;最后,依托组内自研的最高设计时速为600km/h的动轨实验台,分析了系统在固定参数下的电磁力特性和垂向自稳定能力,并验证解析模型的准确性及磁体在不同横移位置的电磁力特性。

摘要：为提高动力换挡变速器换挡执行机构的响应速度,提出一种由新型高驱动力密度动圈式电-机械转换器、双弹簧阀体和湿式多片离合器组成的换挡执行机构设计方案。采用电-机械转换器直接驱动电磁阀阀芯控制离合器油腔充放油实现动力换挡,省去先导电磁阀建压时间,从结构设计上提高换挡执行机构响应速度。通过建模仿真、参数优化与试验验证相结合的方法,对本方案中换挡执行机构性能进行详细分析,并提出一种基于压力反馈控制阀芯位置的离合器油腔充油方法。试验结果表明:整个换挡过程可在113 ms内完成,比现行先导型电磁阀控制的换挡执行机构响应速度提高16.27%。同时,本文为提高换挡执行机构响应速度提供一定思路与理论基础。

摘要：针对无铁心永磁同步直线电机(PMLSM)存在推力波动问题以及磁极结构对永磁体利用率的影响,从结构方面着手,提出一种梯形halbach交替极磁极结构的无铁心永磁同步直线电机,对halbach阵列进行优化设计。首先通过有限元法对比在halbach交替极、双层halbach磁极与梯形halbach交替极3种磁极结构中PMLSM的电磁性能,分别对气隙磁场谐波成分、空载反电动势、电磁推力以及推力体积比进行计算与对比。其次,采用等效磁化强度法定性分析磁极结构对电机出力性能的影响,并引入Kriging模型,结合多目标优化算法对关键参数进行优化以提高电机平均推力和推力体积比,降低推力波动,得到3个优化目标的Pareto前沿。最后,通过仿真分析验证设计方法的有效性以及电机性能的改善。结果表明:梯形halbach交替极磁极结构永磁体利用率更高,具有实用价值;梯形halbach交替极PMLSM能够有效抑制推力波动并保持在7%左右,适用于高精确度加工设备。

摘要：针对额定功率50 kW、额定转速2050 r/min的高效率高功率密度永磁同步电机进行多物理场优化设计,包括电磁场、温度场和应力场的设计与仿真分析。为进一步提高功率密度,选用发卡绕组替代传统的圆线绕组;为改善反电动势的正弦度,相较于传统的径向充磁,选用了多段式halbach阵列充磁方式。本文给出了高功率密度电机的设计流程和电磁参数优化过程,通过多物理场仿真表明,本文所设计电机能够同时满足电磁指标和各项温升和应力指标。

摘要：AFPM是当前研究热点,本文将一种新型的凸极型halbach永磁阵列应用于该电机中,阐述了其结构与优点。借助三维有限元软件建立初步的参数化模型,进一步联合Workbench与Optislang仿真,通过GA进行全局多目标优化得到最优设计方案。优化后的新型永磁体阵列与相同尺寸的常规halbach结构相比,减少了永磁体用量,降低了电机生产成本,提高了单位永磁体产生的基波磁密幅值和气隙磁密波形的正弦性。在保证理想的气隙磁场磁密大小情况下加入价格低廉的软磁材料降低了电机成本,为轴向磁通永磁电机的设计提供一定的参考。