串联磁路混合励磁爪极发电机的结构设计和特性

针对电励磁爪极发电机效率低、永磁爪极发电机磁场调节困难的问题,提出了一种串联磁路混合励磁爪极同步发电机,利用磁路计算方法和三维有限元的分析研究了这种新型电机各部分的磁通密度大小,确定了合适的极对数和合理的磁钢厚度,探讨了这种新型电机的空载特性、外特性和调节特性.研究表明:串联磁路混合励磁爪极发电机合适的极对数为2,且磁钢厚度存在一个较为合理的优化值;相对于电励磁爪极发电机,它实现了励磁电流的双向控制;相对于永磁爪极发电机它使得输出电压的可调,在更宽的负载范围内实现了输出电压的恒定;在参数相同的情况下,与电励磁爪极发电机相比,该电机具有更高的气隙磁通密度和功率密度.     

新型混合励磁无刷爪极发电机磁场调节特性的有限元分析

针对电励磁爪极发电机效率低、永磁爪极发电机磁场调节困难的问题,提出一种新型结构的混合励磁无刷爪极发电机,该电机由永磁体与励磁绕组共同作用产生电机磁场,通过改变励磁电流的大小和方向,可以实现电机磁场的调节,同时励磁绕组静止,取消了电刷-滑环结构,实现了无刷化,提高了发电机工作的可靠性。由于电机结构及磁路的复杂性,采用三维有限元法对电机的空载磁场分布及磁场调节能力进行了分析,分析结果表明:在结构参数相同的情况下,与电励磁爪极发电机相比,新型混合励磁无刷爪极发电机具有气隙磁通密度高、磁场调节范围宽和低速输出性能好的特点。     

一种新型混合励磁爪极发电机的建模和计算

提出了一种具有混合励磁结构的爪极发电机的原理和模型，混合励磁爪极发电机是由永磁体和励磁线圈共同产生电机磁场的一种发电机，较之传统的电励磁爪极发电机，具有效率高、电机低速性能好，集线圈励磁的电压调节性能和高功率密度的优点，具有很好的研究前景和使用价值，但是，长期以来由于其结构和磁路的复杂、不规则性，又是典型的三维磁场特性，国内外对于这种新型电机的专题研究经典的从磁通管方法入手的等效磁网络法结合有限元法，通过分析，计算电机各部分磁导，构成爪极电机的三维等效磁网络，并采用三维有限元法计算了电机的自感，给出了相关的计算结果，以供设计人员参考。     

混合励磁爪极同步电机磁路结构及其调磁性能

在分析轴向/径向磁路混合励磁同步电机磁路与性能优缺点的基础上,提出了四种新结构轴向/径向磁路混合励磁爪极同步电机。详细分析了这四种电机的拓扑结构及磁路,给出相应的磁路图。采用三维有限元技术计算了不同励磁电流时电机气隙磁通。分析与计算结果表明,所提出的四种结构的混合励磁爪极同步电机,均具有较好的调磁性能,其中非对称交错永磁电机的弱磁和增磁性能最好,可满足宽调速同步电动机的需要。     

基于Ansoft的爪极发电机漏磁分析与优化设计

针对爪极发电机漏磁大,影响电机效率问题,利用Ansoft软件的Rxmprt和Maxwell 3D模块,建立了一台爪极发电机的三维有限元瞬态仿真模型.通过在三维模型中添加漏磁分析辅助面的方法,分析了电机漏磁分布的规律.在空载、恒定励磁条件下,分析了气隙大小对电机漏磁影响.探究了一种新型的混合励磁爪极同步发电机的漏磁分布情况,并与电励磁爪极电机的漏磁系数进行了对比分析,验证了混合励磁爪极电机在漏磁和效率上的优越性.     

采用拟牛顿法和模式搜索法优化爪极发电机

采用拟牛顿法和模式搜索法以及两者相结合的方法对汽车用爪极发电机进行了优化分析.针对爪极发电机效率低的问题,利用商用软件Ansoft中的RMxprt模块,采用等效磁路法设计了一台2.1 kVA电励磁爪极发电机.在此基础上,采用拟牛顿法、模式搜索法以及两者相结合的方法,对电机所有的参数进行了优化,使得在满足约束条件下,效率达到最大值.为爪极发电机的优化设计提供依据和参考.     

混合励磁无刷爪极电机磁场三维有限元分析

提出了一种新结构混合励磁无刷爪极电机。电机的磁场由爪极极面上永磁片、爪极极间永磁片和无刷爪极转子上的电励磁绕组三部分共同建立。采用三维有限元方法对所提出的一台六对极新结构混合励磁无刷爪极电机样机的空载磁场进行了分析,给出了三维有限元分析模型,计算了不同励磁电流时的电机气隙以及铁心中的磁场分布,给出了不同电励磁电流时气隙和转子的磁场分布图。由此证明了通过电励磁电流的调节可方便地改变电机气隙磁密。     

基于Ansoft的混合励磁爪极电机磁场分析和计算

介绍了几种不同结构的混合励磁爪极发电机的工作原理和磁场特点,包括串励式与并励式混合励磁等各种结构。通过分析它们各自的磁路与磁场分布特点,并将纯电励磁爪极发电机的输出能力与混合励磁爪极发电机的输出能力进行了对比分析,着重阐述了并励式混合励磁相对于电励磁与串励式励磁的优点。用三维有限元方法分析与计算了该结构电机的空载磁场及电感参数。     

永磁爪极步进电机的分析

本文介绍永磁爪极步进电机的工作原理、磁路分析及转矩计算方法。文中给出了所研制的42BY001型永磁爪极步进电机最大静转矩的实测结果。     

新型混合励磁无刷爪极发电机的磁场调节特性分析及试验研究

针对电励磁爪极发电机效率低、永磁爪极发电机磁场调节困难等问题,提出一种新型的混合励磁无刷爪极发电机。介绍该电机的结构特点和磁场调节原理,采用三维有限元法对电机的空载磁场分布及磁场调节能力进行了分析,设计并制造了试验样机。样机试验结果验证了有限元分析的正确性,并表明在结构参数相同的情况下,与电励磁爪极发电机相比,新型混合励磁无刷爪极发电机具有气隙磁通密度高、功率密度高、低速输出性能好、励磁损耗低等特点。     

新型混合励磁无刷爪极电机磁场调节特性的三维有限元分析

针对电励磁爪极发电机效率低、永磁爪极发电机磁场调节困难的问题,提出一种新型的混合励磁无刷爪极发电机,它采用无刷结构,励磁绕组通过励磁支架固定在端盖上,由永磁体和励磁绕组共同作用产生气隙磁场,永磁磁场与电励磁磁场为并联关系.文采用三维有限元法对电机的空载磁场分布及磁场调节能力进行分析,分析结果表明:新型混合励磁无刷爪极发电机具有功率密度高、高效、可靠性高、转速调节范围更宽等特点.     

切向磁钢混合励磁同步电机空载磁路计算及三维场分析

提出一种新结构切向磁钢混合励磁同步电机,分析其结构特点和运行原理。结合该新型电机径/轴向磁路特点,建立了空载等效磁路模型。通过求解非线性磁路方程,计算得到不同励磁磁势下径向与轴向磁路的磁通分布、主气隙磁密、空载感应电势。利用三维有限元法,研究了轴向磁路对径向磁路的影响,从而明晰主气隙磁场随励磁磁势的变化关系,与磁路法计算结果和理论分析是一致的,表明电机气隙磁密高、气隙磁场可调。所建立空载磁路模型及三维有限元分析方法为该新型电机的优化设计、性能分析以及负载特性进一步研究奠定了基础。     

Basic principles and characteristics of hybrid excitation synchronous machine

Permanent magnet type synchronous machines have been widely used for industrial applications. It is commonly known that they are operated at high efficiency since no excitation input is required. However, it is difficult to control the air-gap magnetic flux, because the magnetic flux is determined by the property of the permanent magnet and approximately kept constant. On the other hand, synchronous machines with the field winding make it easy to control the air-gap magnetic flux. But the copper loss of the field winding becomes large at the rated load. In order to realize the magnetic flux control easily and improve the performance of the conventional synchronous machine, we propose a hybrid excitation type synchronous machine (HSY) with the permanent magnets and the field winding. Advantages of HSY are (1) it has no brushes (maintenance free), (2) required excitation input is small (high efficiency), (3) it is easy to get a sufficient magnetic flux control, and others. Therefore, HSY has a great possibility of use for various applications. In this paper, basic principles and characteristics of HSY are mainly discussed and made clear.     

基于三维等效磁网络法计算混合励磁爪极发电机负载特性

用三维等效磁网络方法计算了一台新型混合励磁爪极发电机负载特性.传统的电路法和磁路法不适合求解此类发电机电磁场.等效磁网络方法计算时间短且计算精度较高,在给出新型结构发电机三维等效磁网络模型的基础上,进一步通过计算得到混合励磁爪极发电机负载特性,最后给出输出电流优化结果.与有限元计算结果的一致性验证了计算结果的有效性,对混合励磁发电机的优化设计具有一定的理论参考价值.     

新型混合励磁同步电机的数学模型与等效分析

为改善高速永磁电机磁场调节困难的问题,提出一种新型混合励磁电机,转子上既有永磁极又有铁心极,磁路呈现典型的径向、周向和轴向三维特性,难以直接用解析法求取电感参数。根据新型混合励磁电机的磁路特点,提出一种等效分析方法,将复杂磁路的混合励磁电机等效为三种二维磁路电机轴向并列叠加。为了提高新型混合励磁电机电磁设计与性能分析的效率,推导了其数学模型与电感参数表达式。对一台10 k W混合励磁原理样机进行了有限元分析与实验研究,结果验证了所提数学模型与等效分析方法的正确性,为该类电机的设计和优化提供了理论支撑。     

基于感应励磁的混合励磁同步发电机性能

针对感应励磁发电机结构简单但励磁容量有限,永磁同步发电机磁场难以调节的问题,研究了一种将二者励磁功能相结合的混和励磁发电机。气隙中大部分磁场由转子上的永磁体提供,当需要调磁时,通过定子直流绕组与转子上感应绕组的感应作用,在感应绕组上获得调节磁动势,实现发电机磁场的调节。转子上两种励磁源为并联关系,调磁磁路磁阻小,无电刷-集电环系统,保证了发电机的结构简单、可靠性。在原理分析的基础上,使用二维有限元法对电机的磁场调节能力和负载特性进行分析,并进行了样机实验。有限元分析与实验结果都表明,与同结构参数的永磁同步发电机相比,混合励磁同步发电机具有灵活磁场调节能力;而相对于同一定子励磁磁动势的感应励磁发电机,该发电机输出容量大幅度提高,克服了感应励磁不适用于大容量发电的问题。