电源含低次谐波时感应电机振动特性及降振措施研究

感应电机因其可靠性高、易维护的优点成为工业领域风机、压缩机及泵类负荷的主要驱动设备，随着变频器与非线性负载的大量应用，导致供电电源包含明显低次谐波进而显著影响电机低频段振动特性。受设备安装空间与滤波成本的限制，增设滤波装置消除电源侧低次谐波的难度颇大。为了削弱上述不利影响，从理论角度分析了电源含低次谐波对径向电磁力的影响，并以一台32 kW感应电机为例，设计了一种低谐波绕组方案用于削弱低次谐波对电机低频段振动的影响，进一步利用时步有限元法对比分析了采用普通绕组与低谐波绕组方案时电机的径向磁密和径向电磁力特点，结果表明文中低谐波绕组方案能够有效降低气隙磁密低次谐波分量及低阶次径向电磁力幅值。通过现场实验验证了低谐波绕组方案能够有效抑制低频段振动。     

不同充磁方式的对转永磁电机气隙磁场性能研究

针对磁钢不同充磁方式对电机磁场性能影响不同,在对比分析径向充磁、平行充磁和Halbach磁体磁化强度分布的基础上,提出一种计算内永磁体转子和外永磁体转子对转电机气隙磁密的解析算法,该算法计算结果与有限元分析结果接近且趋势相同,是一种在电机设计前期预报气隙磁场分布的有效方法;利用解析和有限元相结合的方法研究了充磁方式对两种转子结构对转永磁电机气隙磁场的影响,结果表明外永磁体转子对转电机选择径向充磁能获得趋近方波的气隙磁密和较高的磁密峰值,适合无刷直流电机;内永磁体转子对转电机选择平行充磁可提高气隙磁密的正弦分布和得到较高气隙峰值;Halbach磁体的电机气隙磁密正弦分布程度高,谐波含量小,与平行充磁均适用永磁同步电机。     

基于解析方法的三相异步电动机槽型设计

利用CAD软件拼凑三相异步电动机定、转子槽型的设计方法具有一定的盲目性,提出了一种解析方法对三相异步电动机一类特殊的定、转子槽型进行设计.用此方法设计出鼠笼型三相异步电动机,并用磁场分析软件Magnet进行仿真分析,将电机定子轭部磁密及齿部磁密、气隙磁密、转子轭部磁密及齿部磁密的设计值与磁场仿真后得到的磁密值做对比,结果表明,两者十分吻合,从而验证了所提出方法的正确性.因此,该方法可作为同类槽型设计和优化的理论依据.     

基于Ansoft的爪极发电机电磁仿真分析

对某型车用电励磁爪极发电机进行研究,建立了场路耦合三维有限元模型。基于该模型计算并比较空载和负载时的气隙磁密,利用MATLAB软件对气隙磁密进行了谐波分析,研究表明电枢反应使得负载时气隙磁场发生畸变、磁密幅值减小。利用经典的Maxwell应力张量法计算径向电磁力,结果表明电磁力与气隙磁密的大小具有一致性,且电磁力在低频时的幅值较大。     

电动车用永磁同步电机转子结构对弱磁调速性能分析

针对电动汽车驱动电机既要满足低速区大转矩输出,同时又要满足高速恒功率区宽弱磁调速范围的特殊要求,提出采用具有铁桥分段的V型永磁同步电动机作为驱动电机。通过分析对比不同转子磁路结构对电机主要运行特性参数的影响表明:同时采用非均匀气隙、V型铁桥分段永磁体、改变相邻磁极间距,不仅有利于改善空载气隙磁密波形,而且也满足增加电机恒功率区弱磁扩速范围和低速区大转矩输出的要求。并采用这种结构设计了20 kW电动汽车驱动用内置式永磁同步电机,结合有限元对电机主要性能进行了电磁计算。     

新型混合励磁爪极电机Ansoft 3D仿真分析

针对现阶段爪极电机的效率低、电机空间利用率低和易磁饱和等问题,根据爪极电机的相关结构,提出一种利用电机端部空间实现混合励磁的新型电机,使用Ansoft软件构建电机的三维仿真模型,并对电机的磁场性能进行仿真分析.对比了新型爪极电机与传统爪极电机空载状态下的磁密和磁链特性,同时分析了新型爪极电机的齿槽转矩特性.结果表明,新型爪极电机具有更高的磁密与磁链特性,同时还具有更不易磁饱和特性.此外新型爪极电机具有较小的齿槽转矩,可以应用到驱动电机领域.     

多相感应电机注入三次谐波提高转矩密度的原理

阐述了多相感应电机通过注入三次谐波提高转矩密度的原理及实现方法,通过分析以3相和5相为子集的多相感应电机注入三次谐波以后的磁势分布特点,总结该类电机绕组的相带分布规律,为多相感应电机的绕组设计提供理论指导.     

动圈式磁悬浮永磁平面电机磁场解析分析与参数设计

针对动圈式磁悬浮永磁平面电机定子磁场谐波含量较大的问题,提出了一种根据实际气隙磁密与期望气隙磁密的平均相对均方差对磁钢参数进行优化设计的方法。通过磁钢阵列的磁密谐波模型分析了定子磁场的3维磁密分布,获取不同水平高度上的平均基波幅值,从而构建了磁钢阵列的期望基波模型;基于谐波模型和期望基波模型,计算了磁钢阵列的实际气隙磁密与期望气隙磁密的平均相对均方差;在此基础上,根据"平均基波幅值应尽可能大、平均相对均方差应尽可能小"的原则设计了磁钢参数。有限元仿真和试验样机实测结果表明,该设计方法对于降低动圈式磁悬浮永磁平面电机定子磁场的高次谐波含量,特别是降低2次谐波具有明显效果。     

低速高扭矩永磁直流电机的设计及参数解析计算

设计出汽车电动千斤顶需要的一种低速高扭矩永磁直流电机。本文根据此电机的特点和使用的工况,分别对电机的永磁材料、气隙磁密波形、电枢绕组和电路形式、转子结构、定子结构进行选择和确定,并利用分离变量法求解永磁电机绕组的电枢反应磁场、绕组的自感互感、电机负载气隙磁场、绕组电流和电磁转矩,从而得出该电机的参数表。     

永磁转子偏转式三自由度电机建模与结构分析

针对以往研究中单层结构永磁转子三自由度电机转矩特性的不足,提出一种新型永磁"蝶形"转子偏转式三自由度运动电机,采用球坐标系下分离变量法和洛伦兹力法分别对电机气隙磁场和转矩进行解析建模,确定气隙磁场空间谐波含量和结构参数对基波磁通密度和转矩幅值的影响,同时进行三维有限元仿真分析.通过研究两种计算方法下气隙磁场、自转和偏转转矩的特点及规律,并进行对比分析.结果表明:"蝶形"永磁转子结构的气隙磁通密度分布和转矩特性优于单层结构,气隙磁通密度径向分量空间分布近似平顶波,转子中间层磁极的气隙磁通密度幅值最大,解析法与有限元法的计算误差均小于6.7%.     

机床转台直接驱动力矩电机的转矩优化设计

针对精密数控转台伺服直接驱动用多极永磁力矩电机的特殊应用问题(要求电机有较大的转矩密度且较小的转矩波动),在分析该种电机的特殊结构的基础上,提出一种新型不等齿顶宽结构,以提高绕组利用系数,加大电机的转矩密度;并采用转子斜极的方法,可在有效消除转矩波动的同时,电机仍保持较高的绕组利用系数.对提出的两种方法分别进行了理论公式推导验证,用有限元仿真方法与传统等齿顶宽结构直极电机作比较,说明了所述设计方法的合理性和有效性.样机实测结果验证了理论分析的正确性.     

分相极幅调制变极双速三相异步电动机

本文介绍分相极幅调制变极双速三相异步电动机的工作原理与绕组联接。与反相极幅调制变极的方法相比,它的基波分布系数大,谐波磁势小。因此它提高了绕组材料的利用率并改善了电动机性能。     

开关磁阻电动机的PWM控制理论与实践

介绍了开关磁阻电动机ＰＷＭ调速控制的基本原理．在电机磁路不饱和模型下，给出了反映电机平均电磁转矩、转速和相绕组供电电压之间关系的解析表达式．在不同转速和不同转矩下，对三相开关磁阻电动机进行了分散调制式和集中调制式两种ＰＷＭ控制策略的非线性仿真分析和对比．计算与试验结果表明，用分散调制式ＰＷＭ控制的开关磁阻电动机，换相性能好、功率开关器件少、成本低．     

横向磁通开关磁阻电机转矩能力的分析

设计了1台永磁屏蔽的横向磁通开关磁阻电机(PM-shield TFSRM)。通过在定、转子极间装设永磁体来屏蔽气隙中的漏磁,以提高输出转矩。采用三维有限元分析方法对电机的磁场进行了分析,表明了永磁屏蔽的有效性。在相同电流通过时,具有永磁屏蔽的横向磁通开关磁阻电机的平均转矩比没有永磁屏蔽的提高近1倍。     

新型单绕组多相无轴承电机

根据电机的悬浮原理提出了一种单绕组多相无轴承电机模型，通过一台多相变频器在单套多相绕组中通入２组电流来实现单绕组多相电机的无轴承运行.以单绕组六相感应电机为例，分析了单绕组多相无轴承电机的悬浮原理和绕组结构等问题.利用改进的绕组函数法来计算偏心状态下电机的电感，并采用虚位移法计算考虑偏心的径向力解析模型，利用有限元法验证了该解析模型的正确性.通过建立多相无轴承电机的数学模型，对单绕组多相无轴承电机的磁场定向控制进行了仿真，结果表明该电机能够实现稳定的悬浮和获得良好的调速性能.     

永磁同步电机直接交轴磁链控制

隐极式永磁同步电机转矩中定子磁链幅值和转矩角均为可控变量,两者的共同作用效果即为交轴磁链.以定子绕组星形连接的永磁同步电机为例,提出了一种通过控制交轴磁链实现对电机转矩直接控制的方法.该方法直接根据转矩控制要求选择优化的电压矢量实现对电机交轴磁链的控制,不要求保持定子磁链幅值恒定,不需要复杂的坐标变换.仿真结果验证了理论分析的正确性和控制方法的可行性.     

电机分级变频软启动与谐波滤波一体化

针对电机启动时伴随的大电流、小转矩和不平稳等问题,提出了一种电机分级变频软启动与谐波滤波一体化方法,该方法结合可变电抗技术、分级变频技术和无源谐波滤波技术,介绍了电机分级变频软启动与谐波滤波一体化的原理、拓扑架构和实现方法。在窑磨、煤磨或矿井大型提升设备拖动的电机中应用时,可使该电机在启动过程中的限流和转矩要求得到满足,并在电机软启动过程中及结束后实现动态谐波滤波,在整体上提升高压大功率电机的重载启动性能,节能降耗,保持电网电压稳定,便于工程实现。     

电动汽车永磁同步驱动电机优化波形质量方法

为了提升电动汽车的品质,控制永磁同步电机的振动与噪声,在对内置式永磁同步电机的空载气隙磁密波形与转子磁体结构关系研究的基础上,提出了一种新的气隙磁密波形优化方法.在均匀气隙下,使单个磁极的磁密在空间上不均匀分布.设计了"M"型新转子结构,对"M"转子结构永磁同步电机建立了有限元分析模型,并进行了有限元分析.结果表明:"M"转子结构的气隙磁密波形接近于正弦波,气隙磁密空间各成份谐波含量明显减少,气隙磁密波形正弦畸变率也有所减小,谐波得到了有效抑制.     

异步电机定子电流内模自适应控制及实现

针对转子磁场定向下的异步电机定子电压方程中存在着励磁电流和转矩电流分量的交叉耦合,使得转矩电流的调节受到励磁电流的影响,提出了异步电机定子电流的内模自适应控制及其在转子磁场定向矢量控制中的实现方法.根据内模控制(IMC)原理设计异步电机电流调节器,用矩阵奇异值分析了IMC电流调节器的鲁棒性;用最小二乘法对模型参数进行辨识;将其应用于异步电机转子磁场定向的矢量控制中.通过对电流调节器传递矩阵函数的仿真及用DSP实现的异步电机矢量控制,验证了自适应IMC电流调节器的良好性能.