不同转子无刷双馈电机异步运行特性对比

基于无刷双馈电机(BDFM)等效电路电压方程,分析并推导了笼型转子BDFM异步运行时各个绕组中的电流,并以此得出BDFM转矩随转速变化的数学表达式。利用Ansoft/Maxwell建立了回路型、带公共笼条有公共端环及无公共端环三种不同转子结构BDFM有限元模型,并用有限元计算结果验证了解析推导的正确性;同时,对比分析了三种不同转子结构BDFM异步运行时调速性能随控制绕组串联电阻值的变化规律。     

基于基波电流调控法的六相永磁同步电动机转矩波动抑制方法研究

六相永磁同步电动机一相开路故障时,绕组中的三次反电势将与基波电流相互作用产生较大的转矩波动。针对六相永磁同步电机一相开路故障,以绕组铜耗最小为优化目标,故障前后转矩恒定分量不变和三次谐波电势产生的转矩波动最小为约束条件,建立拉格朗日方程,得到容错运行时相电流的最优解析解。采用数值方法对故障前后电机额定工作状态进行了仿真分析,验证了解析解的正确性。提出的转矩波动抑制方法可以通过调整基波电流的幅值和相位实现对三次谐波反电势所引起转矩波动的抑制,无需对非故障相绕组注入谐波电流,提高了多相电机的容错运行工程实用性。     

以推力波动抑制为目标的永磁直线电机设计与分析

针对永磁直线电机推力波动对系统性能的影响,采用解析法与磁路法从电磁负荷与气隙长度的选取、极槽配合、绕组设计等方面进行解析分析。并利用Maxwell 2D有限元软件对设计的电机参数及运行性能进行仿真分析,以验证永磁直线电动机解析法与磁路法的合理性。     

磁悬浮开关磁阻电机建模与参数优化设计

针对磁悬浮开关磁阻电机参数设计问题,提出一种基于最小二乘支持向量机与粒子群优化算法的电机结构参数优化设计方法.采用三维有限元仿真建立样本空间,构建悬浮力、电磁转矩与绕组间互感的最小二乘支持向量机非参数模型;并基于该非参数模型,选择满足额定电磁转矩为约束条件,悬浮力最大且绕组间互感最小为优化目标,采用粒子群优化算法获取电...     

星–三角接法的多层绕组分数槽永磁电机谐波磁动势分析

为解决分数槽永磁电机电枢绕组磁动势中存在高幅值低次谐波这一难题,该文对多层绕组采用星-三角(Y-(35))接法的分数槽集中绕组永磁电机进行理论分析,推导出适用于任意匝数比例、机械角度差的谐波磁动势计算方法,并由三相电机推广到m相分数槽永磁电机。基于该方法,该文进一步以10极12槽分数槽永磁电机为例,研究如何利用Y-(35)接法的多层绕组结构抑制高幅值低次谐波磁动势的方法,并给出其绕组匝数比例、偏移角度的关系表达式。最后,利用有限元软件建立不同绕组层数、不同接法的三相10极12槽永磁电机的二维有限元模型。仿真结果表明,当多层绕组分数槽永磁电机采用给定的绕组匝数比和偏移角度的Y-(35)接法绕组时,可以有效抑制低次高幅值谐波,减少分数槽永磁电机中铁心和永磁体涡流损耗,提高电机的运行性能。     

轴向磁通永磁同步发电机的优化设计研究

利用田口方法确定了极弧系数和线圈边宽度是主要影响轴向磁通永磁发电机空载电压基波幅值和总谐波失真度的参数.在考虑磁密谐波的情况下,推导了电动势的谐波绕组系数表达式,结果发现通过优化线圈边宽度和极弧系数可以控制谐波绕组系数的大小.进一步利用响应曲面方法,以空载电压基波幅值最大且总谐波失真度最小为优化目标,寻求了极弧系数与线圈边宽度配合的最优方案,并通过有限元仿真计算验证了优化结果.优化前后发电机目标性能明显改善,证明了此优化方法在轴向磁通永磁电机优化设计中的可靠性.     

CT磁驱动用永磁电机设计与分析

利用解析计算与有限元结合的方法设计了一种针对医疗CT磁驱动控制对象的永磁同步电动机。为了获得更好的电机性能,包括低齿槽转矩,高效率,利用有限元仿真对电机进行优化。对槽口宽度和气隙长度参数的优化将齿槽转矩削弱至0. 1 mN·m以下,同时,对每槽匝数进行优化,电机效率提高至87. 53%。通过对比优化后的电机仿真结果与试验结果,判断样机符合设计要求,验证了该设计方案的有效性。     

一种单绕组双速感应电机定子绕组节能改造方案

在利用改进绕组设计对电机进行双速或多速节能改造时,存在一些特殊工况要求不同转速时的能效尽可能接近,这就需要对定子绕组进行特殊设计以实现2种转速条件下效率最优。针对该需求,对比了3种单绕组双速电机实现方案,对比发现反向换相法在2种极对数情况下均能保持较高的基波绕组系数,进一步利用有限元方法研究了不同节距和绕组匝数对电机运行性能的影响,并提出了最优的绕组设计方案。以1台5.5 kW、4极电机为例,利用所提方法进行4/6极绕组设计并进行试验验证,结果表明2种转速下电机效率基本一致,验证了所提设计方法的可行性及有效性。     

基于绕组温度约束的永磁同步电机裂比优化方法

裂比是一个影响永磁同步电机转矩和效率的重要参数。该文提出一种基于绕组温度约束的永磁同步电机裂比优化方法。裂比优化中典型的热约束条件是电机所允许的最大铜耗或电流密度,然而,定子的齿、轭和绕组尺寸会随着裂比的改变而改变,导致电机的导热能力发生变化,因此典型的热约束条件难以限制绕组温度在同一水平。为此,该文通过搭建热阻网络,将绕组温升限制直接作为裂比优化的热约束条件。为提高热网络计算精度,提出基于热源位置的热阻分类方法。通过有限元分析和5 kW样机温升实验,验证了提出的裂比优化模型的有效性。     

轴向磁通无铁心永磁电机多层矩形扁线绕组涡流损耗解析计算及优化

轴向磁通无铁心永磁电机的定子为无铁心结构，采用扁线绕制的定子绕组盘，具有槽满率高、平整度好、加工简单等特点。但是相对于圆形导线，矩形扁线具有截面积较大、涡流损耗大的缺点，导致电机损耗偏高、效率偏低。该文根据轴向无铁心电机磁场的三维分布特性，针对矩形扁线涡流损耗分布不均匀的特点，推导了定子无铁心扁线绕组特有的涡流损耗快速计算方法。在此基础上，基于涡流损耗的产生机理并以绕组铜耗最小为优化目标，建立了扁线绕组最优参数的求解公式。采用三维有限元软件仿真及样机测试的方法，验证了涡流损耗解析计算方法的有效性和准确性。结果表明，该文提出的涡流损耗计算公式以及导线参数优化方法可以实现扁线绕组的低损耗及电机的高效率，所得结论可为轴向无铁心电机定子绕组的设计及优化提供理论依据。     

凸极转子无刷双馈电机的转子优化及特性研究

该文在无刷双馈电机运行原理的基础上,对电机定子两套绕组进行了分析设计;对于凸极转子无刷双馈电机转子的形状很难在进行准确的解析计算的基础上进行优化设计,因此该文利用有限元方法对其分析,以获得最大转矩为目标,提出了一种适用于凸极转子无刷双馈电机的优化设计方法.     

基于博弈论的电动汽车轮毂电机热源损耗优化

为降低具有高功率、高转矩密度等特点的电动汽车轮毂电机热源损耗,提出了基于博弈论的外转子式永磁同步轮毂电机的多目标优化设计方法。首先应用磁路法推导了电机各项损耗的解析表达式;其次以定子槽形的尺寸为设计变量,以定子铁耗、绕组铜耗、永磁体涡流损耗和电机效率为优化目标,建立电机优化设计数学模型;最后应用基于博弈论的多目标优化算法(Game Theory Optimization Algorithm,GTO),同时结合改进粒子群算法(Advanced Particle Swarm Optimization Algorithm,APSO)对电机定子槽型进行优化设计,并借助有限元仿真软件进行了辅助计算。研究结果表明：相较于原设计方案,优化后电机功率损耗减少32.6%,效率提高6.12%。     

内置式永磁电机磁极优化及磁热耦合仿真

针对分数槽集中绕组永磁同步电机的损耗高、效率低等问题,提出通过对内置式永磁电机转子磁路结构进行优化的方式来提高电机效率,并利用有限元方法进行计算、建模仿真和验证。利用有限元分析方法,分别针对一字型、弓型、阶梯型、线性型等转子磁路结构电机进行空载、负载的电磁计算与分析,计算结果表明,在电机功率、尺寸、转速相同,永磁体用量和位置相同的情况下,磁极优化后电机的反电动势波形更好、损耗更低、效率更高。为了进一步验证电磁场分析结果的正确性,将电磁计算结果以热载荷的形式加载到电机有限元温度场仿真的模型中,通过有限元电磁场与温度场耦合仿真,进一步证明磁极优化后电机的效率显著提高,温升明显下降,电机磁极优化可以大大提高电机的效率。     

大型有限元软件ANSYS在电磁领域的使用

简单介绍了大型商用有限元软件ANSYS在电磁领域的使用 ,并以单线圈 2D变压器和双线圈 3D变压器的电磁过程为例加以说明 ,对线圈中每一线饼 ,甚至每一线匝在空载、常态和短路条件下的受力情况进行了全面分析。由于在短路条件下线匝之间挤压、悬空、反复振动 ,最终线圈可能受到整体损坏 ,因此 ,ANSYS的分析结果可为电力变压器的故障诊断提供理论依据     

无刷双馈电机静止坐标系数学模型的研究

由于没有电刷和滑环,提高了运行的可靠性,降低了维护成本,因此无刷双馈电机(BDFM)在变速恒频发电领域有着广阔的应用前景。由于特殊的结构和工作原理,BDFM数学模型十分复杂。从BDFM多回路空间矢量数学模型出发,推导出了两个静止坐标系之间的坐标变换关系以及功率绕组静止坐标系数学模型和控制绕组静止坐标系数学模型,推导过程简洁明了。所得结果为BDFM理论分析和不同控制策略的研究提供了理论基础。MATLAB/Simulink环境下的仿真结果验证了数学模型及坐标变换关系的正确性。     

轴向磁通永磁同步电机气隙磁场解析计算

针对双定子单转子表面嵌入式轴向磁通永磁同步电机的气隙磁场进行了解析研究。建立了气隙磁场的解析模型,将轴向磁通电机等效成直线电机并建立了等效面电流模型来求解空载工况下的气隙磁场。根据电磁场理论中的唯一性定理,给出了满足泊松方程的边界条件,并将分离变量法应用于泊松方程的解析解来计算电机三相定子电枢绕组作用下的气隙磁场。通过将空载下的气隙磁场与电枢绕组作用下的磁场叠加来预测电机负载工况下的气隙磁场。最后用三维有限元仿真计算结果与解析模型的计算结果相比较,证明了解析法可以有效地计算轴向磁通电机的气隙磁场,为轴向磁通永磁同步电机的解析分析和优化设计提供了基本手段。     

700kW船用轴带无刷双馈发电机的设计与测试

无刷双馈发电机转子绕组谐波含量大,导致发电机损耗大、效率低,制约了其工业应用。为解决此问题,运用绕组齿谐波原理和正弦绕组理论,提出一种采用多节距不等匝多层线圈设计转子绕组的无刷双馈发电机,并结合设计实例进行了详细分析。这种新结构能有效提高转子绕组的导体利用率,并减少除了两种主要极对数之外的其他谐波含量。通过有限元建模仿真和样机实验验证了结构设计的正确性。样机实验结果表明,所提出的多节距不等匝多层线圈转子结构的无刷双馈发电机具有良好的性能指标。     

开关电源高频功率变压器匝比的最佳选择

开关电源和中高频功率变压器的匝比选取得恰当是否，对整个开关的所能有着很大的影响。本文给了一种确定最佳匝比的方法。实践证明，效果很好。     

磁阻式旋转变压器极槽配合研究

磁阻式旋转变压器主要用于伺服控制系统中,针对极槽配合方式选择的问题,将信号绕组极对数引入到正弦绕组匝数计算中,推导出磁阻式旋转变压器定子齿数、信号绕组极对数和转子极对数之间的配合关系,并通过有限元仿真和样机试验验证了极槽配合方式的可行性。由极槽配合方法,信号绕组的极对等于转子极同一个定子可以与不同