高压湿式潜水电机水摩擦损耗分析

高压湿式潜水电机转子在水中旋转,产生的水摩擦损耗比普通电机的空气摩擦损耗高得多,在电机总损耗中占有较大的比重。电机转速、气隙结构及转子表面的粗糙度都影响电机的水摩擦损耗,准确计算水摩擦损耗相当困难。以6 kV-3 150 kW-4P电机为例,利用流体力学理论和摩擦学原理,建立了流体场模型,基于该模型对影响水摩擦损耗的因素进行了分析。将计算结果与利用空载试验得到的水摩擦损耗进行比对,证明了该方法的正确性。     

永磁同步电机损耗分离方法研究

永磁同步电机的性能优化是变频空调能效提升的重要手段,而电机各项损耗的准确预估及规律探究是电机性能优化的基本条件。通过对电机进行二维有限元计算,分别获得铁耗和电流,电流经过后处理得到铜耗,更进一步,通过加载实测电流波形计算出谐波影响下的铁耗。设计并优化损耗分离试验,用实验法测得各项损耗值,并与有限元计算结果分析对比,分析仿真与实测结果之间的修正系数,指导电机的性能优化设计。     

永磁-感应子式混合励磁电机转子油摩损耗

以充油运行永磁-感应子式混合励磁电机为对象,对电机转子油摩损耗进行了研究。根据电机结构特点,将电机中光滑转子与齿槽转子分开考虑,采用不同方法分别计算两部分的油摩损耗。基于流体力学理论,采用流体场数值计算方法,重点分析齿槽转子油摩损耗的影响因素,得到了油摩损耗与电机转速和定子内径的数值关系,揭示了温度对转子油摩损耗的影响规律。样机实验结果与计算结果基本一致,验证了计算方法的有效性。     

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。     

考虑局部磁滞损耗的复合电机铁损耗计算

磁性齿轮复合电机无论是机械结构还是磁路结构,均比普通永磁同步电机复杂,如何高效准确地计算出铁损耗,对该类电机的设计与优化具有重要的意义。该文设计制造了一台磁性齿轮复合电机样机,并采用有限元时步法进行了详细计算。在此基础上,通过对每一个铁心单元的磁密变化进行分析,计算了该复合电机的铁损耗计算。在计算磁滞损耗时,应用通常用于机械应力应变迟滞计算的雨流计数法,快速统计出构成局部磁滞回环的峰谷点,从而计算出局部磁滞损耗。最后通过两个试验步骤,把电机的铁损耗从空载损耗中分离出来,所得的试验结果验证了所述方法的有效性。     

LNG泵用低温高速永磁电机转子摩擦损耗研究

以一台额定转速为35000 r/min的低温高速永磁电机为例,研究电机转子在液化天然气(LNG)中的摩擦损耗.为得到低温高速永磁电机转子LNG摩擦损耗随电机转速的变化规律,基于流体力学原理,建立三维流体场物理模型,对不同转速下电机转子LNG摩擦损耗进行计算,并分别考虑介质轴向流速、介质温度、转子表面粗糙度等因素对电机转子LNG摩擦损耗的影响,揭示电机转子LNG摩擦损耗与各个影响因素之间的数值关系.同时,利用解析法计算不同转速下电机转子LNG摩擦损耗.将解析计算结果与数值计算结果进行对比,验证数值法的有效性.此外,对比空气对电机转子摩擦损耗的影响,随着电机转速的变化,电机转子LNG摩擦损耗的变化规律与空气摩擦损耗变化规律相似.     

高速永磁无刷直流电机铁耗的分析和计算

给出了永磁电机中铁心损耗的计算模型。该模型结合二维时步有限元法进行分析计算,考虑了实际电机运行时铁心材料中的交变损耗和旋转损耗,并对一台20000r/min的高速永磁无刷直流电机进行了分析计算,给出其不同位置的损耗密度。对计算结果和测量结果进行了分析比较,验证了此分析模型的有效性,为进一步对电机进行优化设计、减少损耗奠定了基础。     

大功率高速永磁电机的电磁设计与损耗分析

大功率高速永磁电机的损耗与温升等影响电机功率密度的提高。以500 kW、12 000 r/min高速永磁电机为例,分析了电机极对数、定子绕组形式、转子结构、永磁体等对电机性能特别是损耗的影响。采用电机的有限元仿真模型,对电机的转子结构强度、输出性能、损耗进行了分析计算。试制了样机并对相关性能进行试验验证,分析计算与试验结果均表明,电机达到了较高的技术指标要求,为高速永磁电机的优化设计提供了参考。     

高速永磁无刷直流电机铁耗的分析和计算

给出了永磁电机中铁心损耗的计算模型。该模型结合二维时步有限元法进行分析计算,考虑了实际电机运行时铁心材料中的交变损耗和旋转损耗,并对一台20000r/min的高速永磁无刷直流电机进行了分析计算,给出其不同位置的损耗密度。对计算结果和测量结果进行了分析比较,验证了此分析模型的有效性,为进一步对电机进行优化设计、减少损耗奠定了基础。     

高速永磁电机转子空气摩擦损耗研究

高速电机旋转速度每分钟数万转甚至高达数十万转,其转子表面的空气摩擦损耗要比普通电机高得多,在总损耗中占有较大比例。转子表面的空气摩擦损耗与电机转速、气隙结构及转子表面粗糙度等多种因素有关,很难通过理论分析和解析方法准确计算。基于3D流体场模型,对高速永磁电机的转子空气摩擦损耗与电机转子转速、表面粗糙度及轴向风速的关系进行了分析,并针对一台额定转速60000r/min的磁悬浮转子高速永磁电机,进行了转子空气摩擦损耗的计算及测试方法研究。通过电机空载试验,根据转子空气摩擦损耗和定子铁耗与电机转速之间的关系,可将空气摩擦损耗从总损耗中分离出来。实验结果和计算值一致,表明基于流体场分析的高速电机转子空气摩擦损耗计算方法是有效的。     

顾及旋转铁耗的高速爪极电机三维磁热耦合分析

提出一种磁热耦合方法并对高速爪极电机进行热分析。对高速电机而言铁耗在所有损耗中所占比例较大,准确计算铁耗至关重要。由于爪极电机的磁路是三维结构的,本文通过三维有限元分析,按照旋转磁化条件下的铁耗计算模型得到每个单元的磁滞、涡流和异常损耗。通过保持磁场分析和热场分析时具有相同的剖分单元结构和数目,将每个单元在磁场分析中得到的铁耗耦合到热场分析中,其他损耗如风摩耗、转子损耗等也包含在模型中。将这种方法应用在一台2kW采用软磁复合材料的爪极电机上,通过试验分析,计算结果与测量结果相吻合。     

核主泵屏蔽电机推力轴承套筒密封环数值分析与优化

基于标准k-ε湍流模型和Navier-Stokes方程对核主泵屏蔽电机下飞轮区域进行数值模拟,研究了两种推力轴承套筒密封环结构的瞬态流动特征,得到速度、损耗以及压力脉动等结果。计算表明,新密封结构可以有效的改善冷却水流动,减少压力脉动影响。为核电站主泵电机推力轴承套筒设计和优化提供了有益的参考。     

开关磁阻电机磁通波形与铁耗计算

对开关磁阻电机的磁通波形进行了分析,得到了电机各部分平均磁通的数学表达式;然后对平均磁密波形进行傅里叶级数分解,把非正弦磁密波形分解和转化为一系列不同频率的正弦磁密波形。对于磁滞损耗,采用考虑了小滞环的磁滞损耗计算数学模型进行计算。对于涡流损耗,在采用传统正弦磁通波形计算公式的基础上,加上涡流损耗修正因子计算。最后对一台6/4结构的开关磁阻电机进行了铁耗计算,同时将计算结果与采用有限元法的结果进行了比较,验证了该方法的正确性。     

变频运行感应电动机谐波电流计算与转矩,损耗分析

提出了变频运行感应电机稳态谐波电流、脉动转矩及损耗的计算方法,分析了高次谐波产生的异步附加转矩以及脉动转矩的形成。为了得到具有较小谐波电流、转矩的ＳＰＷＭ生成法,设计了双ＣＰＵ结构的变频器,用它供电被测电机并对电机谐波电流进行测试,测试与计算结果吻合良好。     

基于全域解析法的外转子轮毂永磁同步电机多目标优化

基于全域解析法对外转子永磁同步电机(PMSM)的空载反电动势、气隙磁密、齿槽转矩等性能求解计算。计算结果与有限元法计算结果较为吻合,验证了全域解析法对外转子PMSM求解的准确性。在此基础上应用第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对电机多个结构参数,多个性能进行多目标优化。与初始方案相比,优化方案的电机综合性能得到有效提高。经过仿真和试验验证,证明了所提方法的合理有效性。     

基于杂散损耗分析的感应电机定子齿参数优化

为研究低杂散损耗的定子齿参数,对引起杂散损耗的电机谐波磁场进行了理论分析,建立了有限元电机杂散损耗计算模型,分析了11 k W铸铝转子感应电机定子齿参数变化对电机杂散损耗的影响。分析结果表明,定子齿参数对电机杂散损耗影响程度由大到小依次为定子齿顶拱高、定子齿顶宽、定子齿宽和定子齿顶高。在保持电机转矩特性的前提下,结合有限元分析结果,对感应电机定子齿参数进行优化,电机杂散损耗降低了29.8 W(约占优化前杂散损耗的23.4%)。     

航空电动反推力装置用永磁同步电机热分析

以航空发动机电动反推力装置为应用背景,针对高功率密度与有限散热条件,对所设计的双通道表贴式以及单通道内嵌式永磁同步电机进行了详细的热分析。给出了两款电机的电磁设计方案,分析了电机各类损耗计算方法,得到了稳定工作和起动状态下的电机总损耗。考虑温升余量,以起动状态作为最恶劣工况,将损耗计算结果换算成电机各部分损耗的体密度,利用ANSYS Fluent的有限元分析得到各部分的温度分布。建立了两款电机的热网络模型,通过路算方式得到了各部分的温度,并与有限元分析结果进行了对比。     

大型抽水蓄能电机定子铁心端部损耗研究

本文用矢量电位 T 和标量磁位φ建立了抽水蓄能电机端部三维时变场数学模型,考虑了定、转子绕组的真实形状、齿压板、压板、边端铁心以及各向异性的电导率等,并用数值方法对电机端部磁场进行了计算。提出了边端铁心和端部结构件损耗的分析方法,计算了不同功率因数下的端部损耗,得到了端部损耗与功率因数的关系。通过本文的研究,解决了端部损耗不能准确计算的问题,为抽水蓄能电机端部结构的优化设计提供理论参考。     

The Computation on Harmonic Current and Analysis on Ripple Torque and Loss of lnduction Motor Equipped with the Converter

】　提出了变频运行感应电机稳态谐波电流、脉动转矩及损耗的计算方法,分析了高次谐波产生的异步附加转矩以及脉动转矩的形成。为了得到具有较小谐波电流、转矩的SPWM生成法,设计了双CPU结构的变频器,用它供电被测电机并对电机谐波电流进行测试,测试与计算结果吻合良好。     

基于参数敏感度的双凸极永磁型双定子电机的优化设计和性能分析

双凸极永磁型双定子(DSPMDS)电机是针对电动汽车(EVs)驱动电机的应用要求,融合了双定子电机理论和定子永磁型双凸极电机理论,具有高转矩密度、高功率密度以及更加灵活多变的工作模式等优点。针对该电机双层气隙、双定子的复杂结构,在DSPMDS电机初始设计尺寸的基础上,通过建立电机参数化模型,并采用多目标敏感度优化方法,筛选出对电机转矩波动和铁心损耗影响最大的关键结构尺寸参数,在此基础上进一步采用响应面法选取最优结构尺寸参数。采用有限元仿真计算分析DSPMDS电机的反电动势、铁心损耗、定位力矩等电磁性能,样机实验结果验证了所提出的参数敏感度优化设计方法和性能分析的正确性,丰富了该类复杂结构的永磁型电机的快速设计和优化的途径。