汽轮发电机电磁转矩计算方法的对比

电磁转矩的准确计算对发电机和电力系统稳定分析具有重要意义.为比较不同算法的计算精度和适用范围,本文推导了传统麦克斯韦应力法在三种常用积分路径下的计算公式,并以300MW汽轮发电机为例,在不同负荷和气隙剖分策略下对比研究了传统麦克斯韦应力法、改进麦克斯韦应力法和局部雅克比导数法等七种方法的计算误差.研究表明当积分路径位于相同气隙层时,积分路径的形状对传统麦克斯韦应力法计算结果的影响不大;低负荷时基于虚位移原理的计算方法容易受到气隙剖分策略的影响,因此在低负荷状态下,应尽量采用麦克斯韦应力法.     

基于改进磁密计算的开关磁阻电机径向力解析建模

现有的麦克斯韦应力法计算开关磁阻电机(SRM)径向力的过程中,气隙磁通密度的求取过于简化。由于麦克斯韦应力法的积分路径较简单,气隙磁通密度的准确度直接影响了径向力求取的精度。综合等效磁路法和麦克斯韦应力法,精确计算了SRM气隙磁通密度,给出了单相激励下定子径向电磁力的表达式。在角度位置控制(APC)方式下,推导了转子运转过程中定子径向电磁力的解析表达式。在有限元软件上进行了仿真,对比分析了解析计算得到的径向力在时域和频域的分布,解析结果和有限元仿真结果相比表明,即使在2倍额定电流下误差也能维持在10%以内。     

无轴承开关磁阻电机麦克斯韦应力法数学模型

针对已有基于虚位移法的无轴承开关磁阻电机数学模型推导复杂的缺限,从麦克斯韦应力法角度出发,建立了考虑电机磁饱和特性的数学模型。在大电流饱和状态下,该模型有效地描述了电机产生的径向悬浮力和电磁转矩。利用有限元分析的方法验证了该模型的优良特性。试验结果显示利用该模型能够很好地实现电机稳定悬浮,表明采用麦克斯韦应力法建模的正确性和可行性。该方法的应用为研究无轴承开关磁阻电机电磁力分布提供了新的思路。     

基于麦克斯韦应力法的双绕组无轴承开关磁阻电机新型数学模型

现有的双绕组无轴承开关磁阻电机麦克斯韦应力法数学模型忽略了相互垂直方向上径向悬浮力的耦合,但当转子偏离定转子齿极中心对齐位置较大时存在较强的耦合,故现有模型难以满足高精确度稳定悬浮控制要求。选择一种计及相互垂直方向悬浮力耦合的新积分路径,建立了基于麦克斯韦应力法的双绕组无轴承开关磁阻电机新型数学模型,同时为计及电机磁路的饱和特性,采用最小二乘法对铁心材料的非线性磁化曲线进行拟合,求解考虑磁饱和的各气隙磁密。通过与有限元仿真结果对比,验证了所建模型不仅揭示了相互垂直方向上径向悬浮力的耦合关系,考虑了磁饱和特性,且具有精确度良好、计算量小等优点,为实现高精度稳定悬浮控制奠定了基础。     

计算永磁电机电磁转矩的方法

阐述了计算永磁电机电磁转矩的５种方法：能量法，麦克斯韦张量法，磁通法，等效电流法和参数法。前两者是经典方法，有计算时间长和准确度与积分路径及离散化有关等缺点；磁通法是我们近几年采用的方法，方法简便，准确度较高；等效电流法只适用于磁体安装于转子表面情况；而参数法是通过ｄ、ｑ轴变换，用电机的参数表示的转矩表达式，它的准确度决定于参数的准确度。文中扼要地推导了各种方法计算电磁转矩的公式，为设计永磁电机提供了方便。     

计算永磁电机电磁转矩的方法

阐述了计算永磁电机电磁转矩的５种方法：能量法、麦克斯韦张量法，磁通法，等铲电流法和参数法，前两者是经典方法，有计算时间长和准与积分路径及离散化有关等缺点，磁通法是我们近几年采用的方法，方法简便，准确度较高；等效电流法只适用于磁体安装于转子表面情况；而参数法是通过ｄ、ｑ轴变换，用电机的参数表示的转矩表达式，它的准确度决定于参数的准确度，文中扼要地推导了各种方法计算电磁转矩的公式，为设计永磁电机提供了     

用麦克斯韦应力和能量法对永磁电动机的转矩进行数值计算

我们为三个不同永磁励磁电动机提出了一个转矩的数值计算方法.借助于有限元法对它们的空载转矩从矢量势推导出来.这是直接应用麦克斯韦应力公式和作为静磁能与旋转角关系的导函数二种方法进行计算.对其中一台电动机,进行了负载转矩的计算.在恒定电流下,我们用“总功函数”代替能量函数用这二个方法得到的转矩数值是很好吻合.     

永磁同步电动机电磁转矩的计算

介绍两种永磁同步电动机电磁转矩的计算方法,即麦克斯韦应力张量法和磁通法。两种方法均是通过有限元原理来求取电磁转矩。计算了永磁同步电机在不同工作状态下的电磁转矩,并且将两种方法进行对比,最后取得较好的效果。     

用积分方程法计算蒸汽管中存在缺陷时的阻抗平面图

在涡流无损评估研究中，积分方程法是计算阻抗图的一种重要方法。可是在管道结构中，积分方程法的核－其并矢格林函 推导比较困难，使它的应用受到限制。     

麦克斯韦联立微分方程组分析

研究发现,麦克斯韦联立微分方程组不正确。一百多年来,电磁场、电磁波及相关专业科技人员应用麦克斯韦联立方程组求解闭合环路非均匀导体路径中的空间介质电容器电磁场和电磁波的问题是不正确的。因为在闭合环路非均匀导体路径中均匀导体电场强度、空间介质电容器电场强度和时变电源电场强度串联端点不连续,不连续电场强度不能求它的旋度。故麦克斯韦第二积分方程在闭合环路非均匀导体路径的情况下不能用斯托克斯公式化成微分方程。必须重新建立描述闭合环路非均匀导体路径电磁现象的联立方程组。     

不对称气隙单相永磁无刷直流电动机定位转矩分析

利用电磁场仿真分析软件MagNet对样机的气隙磁场进行了仿真分析,在此基础上利用Maxwell应力张量法和虚位移法,对样机的定位转矩进行了定量分析计算。利用MagNet软件的两种计算定位转矩的方法,分别对样机的定位转矩进行了仿真计算。最后,对比分析了利用Maxwell应力张量法、虚位移法和MagNet软件计算样机定位转矩的结果。Maxwell应力张量法更适合所研究对象定位转矩的计算。     

无轴承永磁薄片电机径向悬浮力精确数学建模

无轴承永磁薄片电机具有薄片转子的特殊结构,为了采取有效方法控制转子偏心位移、使转子稳定悬浮,研究的关键在于获得无轴承永磁薄片电机精确的径向悬浮力数学模型。在介绍无轴承永磁薄片电机的结构和工作原理基础上,对无轴承永磁薄片电机气隙磁场进行了详细分析,基于麦克斯韦应力张量法推导了其径向悬浮力数学模型,最后对比验证了利用有限元方法的计算结果和样机实验对数学模型的理论计算结果。验证结果表明,该方法建立的径向悬浮力数学模型误差小、精确度髙。     

单绕组磁悬浮开关磁阻电机径向力数学模型

针对现有的单绕组磁悬浮开关磁阻电机在建立数学模型时常忽略磁饱和影响的不足,利用麦克斯韦应力法,结合等效磁路分析法,推导了考虑磁饱和特性的单绕组磁悬浮开关磁阻电机径向力数学模型。以一台样机为例,建立有限元仿真模型,同时对比基于虚位移法推导所得的数学模型,验证数学模型的正确性和优越性,为电机的运行特性分析、本体优化设计以及控制策略研究提供更准确的理论依据。     

Prediction of the electromagnetic torque in synchronous machines through Maxwell stress harmonic filter (HFT) method

For the calculation of torque in synchronous motors a local method is analysed, based on the Maxwell stress theory and the filtered contributions due to the harmonics of the magnetic vector potential in the motor air-gap. By considering the space fundamental field only, the method can efficiently estimate the average synchronous torque for a variety or motor topologies, including concentrated winding designs. This approach employs an analytical filter for the Maxwell stress tensor and `frozen permeability' technique. The proposed method is validated by comparison with FE results for several synchronous motor types: interior permanent magnet motors, wound field motor, synchronous reluctance motor.     

基于有限元的虚位移原理在汽轮发电机局部电磁力计算中的应用

研究考虑铁磁介质饱和时基于有限元和虚位移原理的局部电磁力算法。该法将虚位移原理推广应用于有限单元的节点，从而得到用以描述局部电磁力分布的等效节点力。所得公式不仅能同时计算出铁磁介质内部及表面的电磁力，而且能避免麦克斯韦应力法计算局部力时遇到的场量不连续问题。对实例汽轮发电机不同负荷工况下的计算表明，该法具有较高的计算精度及广泛的适用性。     

Analytical Modeling of Dual Winding Surface-mounted Permanent Magnet Synchronous Machine for Hybrid Electric Vehicle Accessory Drive Systems

Fast and accurate electromagnetic torque calculation of unconventional Permanent Magnet Synchronous Machines (PMSMs) is very important in order to reduce design effort. Dual winding PMSMs (DWPMSMs) can be categorized as unconventional and commonly available fast design software that usually lacks predicting machine performance. In this study, an analytical modeling approach has been proposed to calculate electromagnetic torque of DWPMSMs, which has motor and generator windings in a single stator core. Conformal mapping is used for the calculation of flux levels at various locations in the machine. Radial and tangential components of flux densities due to magnet and winding are determined analytically. Instantaneous value of electromagnetic torque due to generator or motor windings is calculated by integrating the Maxwell stress tensor in the middle of the air gap. Accuracy of the proposed analytical solution is confirmed with finite element analysis results. For further validation, an experimental setup with a 24-slot 22-pole DWPMSM is used. Experimental results have close agreement with analytical results obtained by conformal transform-based modeling.     

磁性固位体磁场的有限元分析

磁性固位体是一种应用于口腔及颌面修复的新型医疗器件。本文采用有限元法对磁性固位体的磁场进行分析 ,将麦克斯韦张量法与虚位移法的计算结果与实验值进行比较 ,通过对固位体固位力地计算得到合适的固位体尺寸。在DELPHI5 .0环境下编制了一套通用的可视化二维有限元软件