风能是可再生能源,世界各国越来越重视风能的开发和利用。国内外学者也开始研究高效率永磁电机在风力发电上的应用。在山东省科技厅资助下,本文研究了一种新型结构的双转子永磁发电机,其高运行效率和特殊的电机结构,使其在小型风力发电系统中存在着巨大优势。本文主要研究的内容如下: 第一部分首先给出了双转子永磁电机的基本结构、等效磁路、工作原理,然后对双转子永磁电机电枢反应电感参数进行计算。 第二部分对双转子永磁电机的空载感应电势进行解析计算和有限元分析验证。首先通过引入相对比磁导函数,给出了双转子永磁电机考虑齿槽效应时定子表面的磁场分布,并给出了相应的波形。然后采用矢量合成法推导了空载感应电势的表达式,为了验证空载电势解析法的正确性,本文采用有限元法对其分析计算。通过比较得出:解析法和有限元法吻合很好。最后,针对双转子电机的特殊结构,提出了三种改善电势波形的方法,并利用解析法对其进行分析,证明了这几种措施的可行性。 第三部分针对halbach磁体电机在风力发电系统中的潜在优势,主要研究了halbach磁体结构双转子电机的电势和齿槽转矩。首先给出了halbach阵列的基本原理,采用有限元法分析了halbach磁体结构双转子电机的磁场分布及空载电势波形,并对其进行了谐波分析。最后利用能量的虚位移法推导了双转子电机的齿槽转矩,对于halbach磁体双转子电机,提出了三种减小转矩脉动的方法,并通过有限元分析进行了比较,证明了这几种措施的可行性。 第四部分对双转子电机的设计进行了分析,提出了先分别设计内外电机再统一调整的设计方法,最后设计制作了样机,给出了样机图片。并对样机进行试验,测量不同转速下电机的空载电势波形,电机的电势-转速曲线,电机的负载电压-电流特性曲线,并测量了电枢反应电感数值,通过对比可以得出:试验值、解析值和有限元值吻合很好。
上传时间: 2013-08-04
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准确计算电机铁耗一直是困扰电机设计者的一个难题。传统方法是假设电机内部磁场仅是交变磁化的,根据铁磁材料在交变磁化条件下测量的数据,计算电机齿部和轭部由基波磁场造成的损耗,对于计算值与实测值之间的误差通过经验系数来修正。这种方法对于已经长期制造和使用的电机而言勉强适用,对于近年来发展很快的永磁电机、高速电机和其他新结构电机,由于缺乏合适的经验系数,导致此方法难以适用。众多研究人员的成果已经证明电机的铁耗有相当一部分是由旋转磁化导致的,因此顾及旋转磁化的电机铁耗计算模型是本文的一个重要内容。 本文从铁磁材料的铁耗入手,先研究铁磁材料在交变磁化和旋转磁化方式下的计算和测量方法,目的是得到铁耗分立模型中磁滞损耗、涡流损耗和异常损耗的计算系数。本文提出并实现了数字式的25cm爱泼斯坦方圈测试系统,它可以测量在任何频率和波形电源供电下硅钢片的损耗,本文还在二维铁耗测试系统中对硅钢片在圆形旋转磁化条件下的损耗进行了测量。结果表明,在同样频率和磁密的条件下,旋转磁化下的损耗要比交变磁化下的损耗大。本文提出了基于磁密轨迹的电机铁耗计算模型,它只采用较容易获得的交变磁化损耗系数,但又能顾及到旋转磁化带来的影响。通过实际电机的计算和测试,表明轨迹法的计算结果在未经任何系数修正的情况下就具有很好的精度,适合推广使用。 软磁复合材料是一种新型的粉末金属材料,它具有涡流损耗小和易制造成具有复杂结构电机等特点。为了探索这种材料在高频领域中的应用和验证本文提出的铁耗计算模型,本文成功地设计和制造了一台采用软磁复合材料的爪极式永磁电机,由于结构复杂,本文通过三维有限元分析,对该电机的磁通、磁链、电感、转矩和铁耗等参数和性能的计算提出了计算方法。对该种电机的热分析,本文提出了热网络法和磁热耦合有限元法。由于铁耗在高速电机总损耗中占有很大比例,因此在有限元方法中,本文通过映射剖分法,使磁场和热场模型中的单元总数、大小和顺序保持完全一致,轨迹法计算得到的各单元铁耗直接耦合进热场进行计算,得到了电机准确的温度分布。本文还进行了高速电机转子的模态分析,合理地调整转子的直径、长度和轴承位置,使转子的自然共振频率远离电机的工作频率范围。本文构建了一测试平台对样机进行了发电机状态测试,并通过假转子法测量了电机铁耗,实验结果证明了本文所用方法的可行性,得到的结论对软磁复合材料的应用及爪极式电机的设计与分析都具有很好的参考价值。
上传时间: 2013-06-27
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盘式永磁同步电动机是一种性能优越、但结构特殊的电动机。作为一种理想的驱动装置,其应用范围遍及航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。本文利用稀土永磁材料钕铁硼的高矫顽力,提出了一种省却了铁心的双转子、单定子结构盘式无铁心永磁同步电机,进一步减轻了电机的质量并消除转矩脉动。 对电机的设计、性能预测都离不开电机电磁场的计算。不同于传统的圆柱式径向磁通电机,盘式无铁心电机是轴向磁通电机,外加其无铁心的结构,决定了该电机的磁场呈三维、开域分布。对它的电磁场分析,不能采用对待径向磁通电机的化为二维磁场的分析方法。 本文研究的重点内容分为两部分:(1)在盘式无铁心永磁同步电机的结构上,建立其磁场三维模型,由三维有限元法计算三维电磁场,分析计算结果,并总结出盘式无铁心永磁同步电机的磁场分布规律。 (2)在磁场计算的基础上,将Halbach型永磁体阵列的理论应用到磁钢设计中来,提出磁钢结构优化方案,研究出适合于盘式无铁心永磁同步电机的磁钢结构,以获得理想的磁场波形和磁密值。 本文首先从磁路计算的方法入手,通过磁路计算分析出盘式无铁心永磁同步电机的磁场分布特点。其后直接运用三维有限元法求解该电机的电磁场,分析计算结果。为了获得低漏磁、高气隙磁密值、正弦形的气隙磁场分布,本文先后提出普通轴向充磁磁钢结构、不等厚轴向充磁磁钢结构并将Halbach阵列的理论应用到盘式无铁心永磁同步电机的磁刚结构优化中,讨论了三种不同角度的Halbach型永磁体阵列。最后为了简化磁钢的加工工艺,将不等厚永磁体阵列与Halbach永磁体阵列相结合,提出了最经济、有效的改进型Halbach永磁体阵列,给出具体磁钢尺寸,并运用ANSYS软件对各种磁钢结构产生的磁场进行结果仿真。
上传时间: 2013-06-23
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它是在DOS环境下开发的数学计算软件,菜单中主要的一种是“有限元法”,使用的编程语言是C语言,解压无需密码。
上传时间: 2014-12-06
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一本的电磁数值分析方面的,集有限差分法,有限元法和矩量法为一体的基础教材。
上传时间: 2014-01-14
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教学程序,框架的FEM小程序,学习有限元法还是蛮有用的
标签: 程序
上传时间: 2014-01-23
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王元汉,李丽娟,李银平,结构分析的有限元法与程序设计 一书源程序
标签: 汉
上传时间: 2016-10-12
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名字已经很清楚了,结构分析有限元法与MATLAB程序设计-源代码
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上传时间: 2017-04-10
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COMSOL Multiphysics是一款大型的高级数值仿真软件,由瑞典的COMSOL公司开发,广泛应用于各个领域的科学研究以及工程计算,被当今世界科学家誉为“第一款真正的任意多物理场直接耦合分析软件”,适用于模拟科学和工程领域的各种物理过程。作为一款大型的高级数值仿真软件,COMSOL Multiphysics以有限元法为基础,通过求解偏微分方程(单场)或偏微分方程组(多场)来实现真实物理现象的仿真。COMSOL Mutiphysics以高效的计算性能和杰出的多场直接耦合分析能力实现了任意多物理场的高度精确的数值仿真,在全球领先的数值仿真领域里广泛应用于声学、生物科学、化学反应、电磁学、流体动力学、燃料电池、地球科学、热传导、微系统、微波工程、光学、光子学、多孔介质、量子力学、射频、半导体、结构力学、传动现象、波的传播等领域得到了广泛的应用。在全球各著名高校,COMSOL Multiphysics已经成为讲授有限元方法以及多物理场耦合分析的标准工具;在全球500强企业中,COMSOL Multiphysics被视作提升核心竞争力,增强创新能力,加速研发的重要工具。COMSOLMultiphysics多次被NASA技术杂志选为“本年度最佳上榜产品”,NASA技术杂志主编点评到,“当选为NASA科学家所选出的年度最佳CAE产品的优胜者,表明COMSOL Multiphysics是对工程领域最有价值和意义的产品"。
标签: 高级数值仿真软件 COMSOL Multiphysics
上传时间: 2022-06-19
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有限元一维初始刚度法,fortran77环境。
上传时间: 2013-12-26
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