高起动转矩特种电机转子新材料的试验研究

该项研究是为了开发一种成本低、电阻率高和力学性能好的电工新材料，用于高起动转矩特种三相异步电动机转子上，以达到提高电机质量、提高经济效益的目的。通过试验的方法，研究了Al-(22-28)％Si合金的P变质，RE变质，P与RE联合变质以及P-Cu变质，P-Cu与Na联合变质。对变质效果进行了综合分析比较，结果表明：含Si量的变化对合金的金相组织、电阻率、抗拉强度和伸长率都有较大的影响；P-Cu与Na联合变质综合效果较好。最后得出结论：转子电工新材料采用Al-(25-28)％Si合金并用P-Cu与Na联合变质时，电阻率较高，抗拉强度和伸长率较好，综合效果最佳。     

快淬Sm-Fe-Cu-Si-C(合金带的组织与磁性能

利用单辊快淬法（Vs=15-40m/s)制备了Sm10Fe68.5Cu4Si10C7.5纳米永磁合金，采用X射线衍射，室温磁性能测量等手段分析了合金的组织和磁性能。系统研究了快淬工艺和退火工艺对合金永磁性能的影响。研究结果表明，快淬快淬带最佳退火所需的条件以及最佳退火后的组织和磁性能影响很大，20m/s为最佳快淬速度，将其短时间退火后磁性能最佳；Hci=980.3kA/m,Jr=0.52T,Jt/Js=0.75,(BH)max=44.8KJ/m^3,150m/s为欠淬速度，在25－40m/s随辊速提高快淬带组织由部分非晶过渡到完全非晶，其最佳退火后的剩磁比，矫顽力和磁能积均逐渐降低。     

新型循环变频器

循环变频器，通常采用静止式，静止式循环变频器是目前普遍应用的变频器，但其设备复杂、“造价昂贵、效率低且变频范围受输入电压频率的限制。新型循环变频器，依据时空多相变频理论，采用旋转式结构，使其体积小、效率高、控制灵活方便且变频范围宽，一样可以控制电机实现四象限运行。1原理设定电压矢量P，角频率为ω0。如图1所示。如果坐标系又在空间以角速度n作逆时针旋转，则矢量P的旋转角速度为（ω0＋D）；反之则为（ω0－D）。旋转矢量P所对应的电压分别为很显然Up的频率即只要改变旋转角速度风就可以随意地改变交流电Up的频率。…     

永磁同步电动机定子铁心采用非晶与硅钢的性能对比

非晶合金具有高磁导率、低矫顽力、低损耗的优势,将其应用于电磁装置以提升性能成为当前的研究热点。针对非晶材料在高速电机中的效率提升已有许多研究,为研究较低转速下非晶材料对电机性能的影响,制作了两台电动汽车转向泵用1.5 kW永磁同步电动机,其中一台的定子铁心采用非晶材料,另一台采用普通硅钢材料。采用电磁场有限元法求解了两台电机在低速下的磁场分布、定子铁心损耗分布和效率。计算结果表明,非晶材料同样能够提升低速电机性能。然后在不同供电频率下进行了计算,结果表明:频率越高,非晶电机的效率高于硅钢电机越多。搭建了实验平台,测试结果表明,在100 Hz、1200 r/min时非晶合金电机效率比硅钢电机高1.4%,与仿真结果一致。     

非晶合金永磁电机负载损耗及效率特性分析

为了研究采用非晶合金材料代替硅钢片材料制作铁心后,永磁电机在负载运行时的损耗与效率的变化规律,研制了两台相同结构尺寸参数的非晶合金永磁电机和硅钢片永磁电机。利用实验方法测试了两台电机在相同运行工况下的损耗与效率特性,并借助有限元方法对两台电机不同负载率时的损耗进行了对比分析。结果显示,轻载时,非晶合金永磁电机定子铁心损耗低于硅钢片电机,效率优势明显;但随着负载率的增加,非晶合金电机定子铁心饱和严重,导致绕组磁动势波形畸变,由绕组磁动势谐波引起的损耗高于硅钢片电机,非晶合金电机效率优势随负载率的增加逐渐减小。     

大型无换向器电机技术

大型同步电机经过变频器与电网连续，采用转子磁极位置反馈信号进行闭环控制的无换向器电机技术，可使大型同步电机实现具有直流电机无级平滑调速，目前最大单机容量已发展到100MW，极限容量为250MW，在电力及传动行业具有广阔的应用前景。     

富铈混合稀土变质作用

研究了富铈混合稀土对铝硅合金的变质作用。试验用高纯工业铝錠A00和高纯多晶硅(>99.99%,质量分数,下同)配制Al-10%Si的铝硅合金,加入富铈混合稀土进行变质处理,在不同冷却条件下进行凝固。对其进行显微组织观察及电子显微分析表明:该稀土能使共晶硅变成扭曲的密集分枝的纤维状,且冷却速度愈快,组织愈细;变质后的共晶硅内孪晶的存在并不必然,且大多数情况下的共晶硅晶体内不存在孪晶,但硅晶体仍可分枝细化;硅枝的生长位向并不固定。     

基于响应面法的电动汽车用非晶合金永磁同步电机优化设计

为提升电动汽车用永磁同步电机效率,提出采用高磁导率、低损耗非晶合金定子铁心代替传统硅钢定子。首先,基于有限元法分析直接替换现有硅钢定子的永磁同步电机转矩性能不达标,其次,在外形尺寸、槽面积不变及转矩性能不降低的前提下,以效率为优化目标,以定子齿宽以及永磁体宽度为优化变量,采用响应面法对非晶合金定子永磁同步电机进行优化设计。最后通过优化前后效率及转矩对比,说明了非晶合金电机在效率提升方面的优越性。     

高阻值合金基体材料对Bi-2223高温超导带材交流损耗影响的实验研究

飞速发展的高温超导材料的研究和制各，加速了高温超导材料在变压器、限流器、电缆、同步电机和储能磁体等方面的应用。影响高温超导材料应用的关键因素之一是它的交流损耗。在多芯高温超导带材中，交流损耗依赖于各种参数。其中，基体的有效电阻率对带材的交流损耗有重要影响。为了研究高阻值基体材料对带材交流损耗的影响，该文制各了6种具有不同阻值的基体材料的带材。在77K下，研究了高阻值基体材料对Bi-2223带的交流损耗的影响.结果发现，在较低频率下，通过引进高阻值基体材料，可有效地减少带材的交流外场损耗。同时也研究了高阻值基体材料电阻率对耦合损耗时间常数的影响。     

非晶合金铁心叠片导热系数测试与电机热分析

为了研究定子铁心采用非晶合金材料对永磁电机温度分布的影响,首先基于无限大平板层法对两种叠压系数非晶合金铁心试样轴向叠片的导热系数进行测试;然后利用电磁场软件对两台定子铁心分别采用非晶合金材料和硅钢片材料、其余结构尺寸完全相同的1.6 k W永磁同步电机的损耗进行计算,在此基础上对两台电机的三维温度场进行仿真分析,并对比分析了硅钢片电机和非晶合金电机的温度分布规律;最后对这两台电机进行了温升试验,并将试验数据与计算结果进行对比,验证了分析、计算的有效性。     

基于计算流体力学的非晶合金轴向磁通永磁电机冷却系统设计

采用一种新型材料——非晶合金作为轴向磁通永磁(AFPM)电机的定子铁心。研制非晶合金和硅钢片两种材料的定子铁心,对其损耗特性进行对比,实验数据显示非晶合金替代常规硅钢片作为电机铁心,能够降低电机的铁耗,但是同时由于高频率的选择使得电机转子部分等损耗有所增加。为进一步提高非晶合金轴向磁通永磁电机冷却效率,优化电机设计保证电机的安全运行,对该类电机的冷却系统进行设计。研究四种冷却结构并建立相应的三维流体场数学模型和物理模型,基于计算流体力学(CFD)理论基础,通过有限体积法,在相同的计算条件、网格划分前提下,研究四种冷却结构的热特性和流动特性。优选出螺旋型结构并对其进行具体尺寸参数设计,最后对无隔水板和螺旋结构进行温升试验。试验结果表明,螺旋结构的绕组和转子冷却效率高出无隔水板结构33.1%和26.5%,为该类新型材料的永磁电机冷却结构设计及电磁方案优化提供了指导。