计及磁饱和的同步发电机内电势幅值测量方法

在直接测量转子位置获取同步发电机内电势相位的基础上,给出了同步发电机内电势幅值的准确直接计算方法,该方法的准确性只依赖于机端电压、机端电流、发电机功角等电气测量结果的准确性,与同步发电机参数无关。同时,基于内电势幅值和相位的准确测量,给出了能够计及磁路饱和影响的同步发电机定子与转子间互感电抗和同步电抗的计算方法,并基于正态分布参数估计理论,给出电抗计算结果的置信区间和点估计值,实际算例表明,所述方法准确可靠。     

车用高功率密度永磁同步电机设计及试验研究

在分析车用永磁同步电机运行控制规律的基础上,对其电磁设计方法进行了研究,给出了电磁设计流程。在此基础上,从反电动势选择、极槽配合选择、电抗参数计算方法、转矩特性计算、齿槽转矩计算等方面对"V"型和"V一"型转子结构电机的分析计算方法进行了介绍,并比较了两种转子结构的电机性能。最后,设计并制造了20 k W、最高转速9 000 r/min、功率密度1.5 k W/kg的"V"型转子和"V一"型转子两台样机,并进行了电磁性能试验测试。测试结果与分析结果吻合较好,验证了设计和分析方法的有效性。     

环形气隙中长直载流导线磁场的级数解及应用

本文首先采用分离变量法推导了位于定、转子间均匀环形气除中单根长直载流导线磁场的级数解；然后介绍了应用该级数解计算电机电枢反应磁场、永磁场的方法；最后应用该级数解获得了考虑定、转子曲率影响的均匀气隙电机不饱和主电抗与谐波电抗表达式。比较表明，当电机气隙和定、转子半径可比拟（尤其对于极对数较大的情况）时，考虑与不考虑定、转子曲率两种计算方法给出的不饱和主电抗、谐波电抗之间存在巨大的差异。考虑定、转子曲率时的计算结果更加接近实测结果。     

锥形转子永磁电机轴向磁拉力和转矩参数分析

介绍了一种采用永磁式转子的锥形电机,给出了这类电机的模型,分析了其结构特点以及不同转子位置下的轴向磁拉力和转矩的变化情况,并建立电机的三维有限元模型进行了仿真计算,得出转子的轴向磁拉力和转矩与转子的轴向位移之间的关系,最后转矩参数的变化规律通过实验得到了验证。     

利用瞬变电抗差异的SPMSM转子位置观测

针对不使用位置传感器时表贴式永磁同步电机(SPMSM)在静止和低速工况下对转子位置难以准确观测的困难,提出一种基于电枢绕组d、q轴瞬变电抗差异原理的转子位置观测新方法。该方法利用转子磁钢导电率分布在d、q轴位置的不对称,通过向电枢绕组注入高频脉振电压,从高频电流响应中提取出转子位置。分析表明,受到转子磁钢中感应电涡流作用的影响,d轴瞬变电抗会小于q轴瞬变电抗。二者的差异不仅取决于磁钢的形状,还与包裹磁钢的非磁性金属保护套以及注入信号的频率有关。文中给出了一台样机的有限元仿真分析结果,通过电机瞬变电抗差异的实测对分析结果进行了验证。     

混合风电场中PMSG协助感应发电机低电压穿越

针对直驱永磁同步机组(PMSG)协同感应风电机组(IG)低电压穿越(LVRT)问题,提出PMSG最少台数的定量算法。根据转矩平衡关系,计算IG滑差失稳的临界转差率。根据临界转差率和故障持续时间,对转矩平衡方程积分,得到IG不失稳时公共连接点临界电压。根据并网导则的最严重电压跌落,推导协助IG LVRT所需无功和PMSG最少台数。给出动态仿真结果以验证协同LVRT效果,量化了理论推导误差。发现IG惯性时间常数或转子电阻越大,机械转矩或定子电抗越小,故障时间越短,临界电压越低,PMSG越容易协助IG LVRT;对临界电压影响从大到小依次为IG机械转矩、故障时间、IG转子电阻、IG惯性时间常数和定子电抗。     

同步电动机、交直流两用电动机性能的有限元法计算

同步电动机、交直流两用电动机及感应电动机的性能可以用有限元法进行计算。用这种方法首先是要计算整个电机饱和时磁场,由这个磁场进而以算出转矩及铁心损耗以及其它性能参数。这里分析的同步电机是一个小型的永磁单相计时用电动机,其电感系数、反电动势力矩曲线、转子位置都可以计算出来。对于交、直流两用电动机,可以在不同转速的情况下算出其铁心损耗及转矩。同样,对于感应电动机的饱和电抗也可以用有限元法进行计算,并可以用这种方法来确定电动机的转矩、电流和效率。对于上述的三种电机有限元计算方法计算结果已经由实际测量加以验证。     

非均匀气隙永磁电机计算方法的探讨

非均匀气隙电机由于磁路结构的不对称或不均匀性使计算复杂化。本文在给出它们静转矩计算的统一数学模型及统一公式的基础上,给出了定转子间不同相对位置时的气隙磁场分布图和对应的计算方法,并探讨了用计算机辅助设计这种数学模型的设计程序。     

永磁同步电动机位置传感器零位偏差估计方法

转子位置的准确检测是永磁同步电动机系统正常工作的前提.由于安装的误差会使位置传感器的零位产生偏差,进而引起转子位置检测的误差,严重时会影响电机正常工作.分析了存在位置传感器零位偏差时永磁同步电动机的电磁转矩,分析了基于电磁转矩模型的位置传感器零位偏差的估算原理,给出了实现方法.将该方法与转子预定位法相结合,解决了负载条件下永磁同步电动机位置传感器零位偏差估计的问题.实验结果表明所给出的方法具有较高的精度.     

一种削弱双转子永磁电机齿槽转矩方法

为了削弱双转子永磁电机齿槽转矩,研究一种既可以缩小齿槽转矩,且保证其初始相位和周期大小不变的外转子磁极偏移方法,同时给出磁极偏移角度寻优;根据内、外转子相位关系计算定子外槽偏移角度,内、外转子齿槽转矩反相位消去使永磁电机的合齿槽转矩降为最低。用有限元对该方法进行了仿真验证,结果表明,该方法可有效削弱双转子电机齿槽转矩。     

考虑分段处电磁影响的潜油电机端部漏抗

针对隔磁段和扶正轴承处漏抗对潜油电机起动转矩倍数、最大转矩转矩倍数和起动电流倍数等性能指标有较大影响的问题,研究了其有限元求解方法.结合潜油电机特殊结构建立了部分铁心、半个隔磁段和半个扶正轴承电机的三维数学模型,通过求解其磁场储能得到漏磁引起的漏抗并将其计入电机的常规端部漏抗中.采用YQY114P型31 kW潜油电机,进行实验验证,数据对比表明考虑分段处电磁影响后的电机性能指标更接近实验结果,相对误差在7%以内.在此基础上,通过大量计算得到潜油电机端部漏抗曲线族.     

基于稀土永磁同步电动机起动特性研究转子磁路结构设计

稀土永磁同步电动机由于转子磁路结构不对称产生的凸极效应转矩和永磁体产生的发电机制动转矩,影响起动过程的性能,严重情况下致使无法牵入同步运行。本文基于稀土永磁同步电动机起动过程特性的理论分析,结合典型规格样机参数与性能的计算值和起动过程的电磁转矩的实测曲线,阐述d、q轴电抗对起动过程性能的影响,研究永磁同步电动机转子磁路结构设计。     

潜油电机设计方法研究及验证

潜油电机是一种立式工作的特殊三相异步电动机,其结构细长,定转子采用分段结构,每两段定转子之间分别装有隔磁段和扶正轴承.显然普通三相异步电机的设计方法难以适用于潜油电机.修正了潜油电机端部漏抗和隔磁段漏抗的计算方法,并采用流体力学的基本理论,推导出了转子与润滑油之间的油摩损耗的计算公式,计算了扶正轴承中的涡流损耗,改进了潜油电机的设计方法.设计制造了两台样机,一台装有隔磁段,另一台没有隔磁段,旨在考核分段处结构对电机电磁参数和性能指标的影响.实验结果验证了所改进设计方法的正确性,同时得到隔磁段对电磁参数和性能存在较大影响,设计时应充分考虑.     

具有磁性和非磁性槽楔的汽轮发电机转子槽分度的计算与分析

为了研究汽轮发电机转子不同槽分度对电机电磁场的影响,以150 WM空冷汽轮发电机为例,建立了汽轮发电机的二维数学模型和物理模型。采用二维有限元方法,计算了转子带有非磁性槽楔和磁性槽楔时不同槽分度下的电磁场及发电机的饱和电抗值,并在此基础上研究了不同槽分度情况下非磁性和磁性材料的3种转子槽楔对发电机定、转子损耗的影响。计算结果表明,转子采用弱磁性槽楔和导磁导电的Fe-Cu合金槽楔后,发电机的饱和同步电抗相对于铝合金槽楔对应的饱和同步电抗减小,同时可以有效减小气隙磁密中的谐波含量,降低表面损耗。计算结果为发电机转子磁性槽楔和槽分度的选择设计提供了理论依据。     

Cogging Torque Characteristics of a Magnetic‐Geared Motor

This paper describes the cogging torque characteristics of a magnetic‐geared motor with permanent magnets only on the high‐speed rotor. The operational principle, which is different from that of the magnetic‐geared motor with permanent magnets on the high‐speed rotor and stator, is described. The torque characteristics, especially the order of the cogging torque, are mathematically formulated and verified by conducting 3D finite element analysis and carrying out measurements on a prototype. A novel cogging torque reduction method is proposed and verified as well.     

Performance Evaluation of an Axial‐Type Magnetic‐Geared Motor

This paper first proposes an axial‐type magnetic‐geared motor that uses permanent magnets only in the high‐speed rotor. The operating principle of this motor is described and the torque–speed characteristics are computed by using three‐dimensional finite element method analysis. In order to increase the torque density, a novel axial‐type magnetic‐geared motor with permanent magnets on the high‐speed rotor and stator is also proposed. The torque–speed characteristics are compared to the original model with permanent magnets only on the high‐speed rotor. Finally, the computed torque–speed characteristics are verified against measurements on a prototype.     

FLUX DISTRIBUTION AND REACTANCE IN ENCLOSED SLOT SOLID ROTOR INDUCTION MOTOR

ABSTRACT

In this paper flux distribution by finite element method in the solid rotor with enclosed slot induction motor compared with the flux distribution in the laminate core rotor with enclosed slot is examined.

This paper also presents a method of deriving the reactance from the magnetic energy stored at the portion of the rotor surface. The method of calculating the reactance of the slot tip of an induction motor with enclosed slots is examined. The starting performance calculation of this motor are also described.

Explanation is made here in the order as follows: Equivalent circuit of enclosed slot solid rotor induction motor, Flux distribution in the solid rotor with enclosed slots, Method of deriving the reactance from stored and accumulated magnetic energy, Calculation of the flux distribution, Examples of calculations on the reactance of the slot tip, Results of calculation and measurement on characteristics of the tested motor.

The method of deriving the reactance from the magnetic energy stored in the surface region of the core is considered to be utilizable widely in the technology of magnetic circuits involving non-linear magnetic characteristics     

基于电机叠压异性转子磁路及参数性能的分析

提出了一种新型组合式转子同步电机,目的是解决轴向叠片各向异性转子电机的振荡和异步运行问题。对电机的结构和参数计算进行了介绍,并在简化分析基础上推导了新电机的交、直轴电抗和空载电势计算公式。系统介绍了电机的磁场、参数及性能的分析计算方法及其数值实施过程,并结合实例对电机的结构、参数和性能进行较为详细的分析和讨论。     

起重机自激动力制动交流调速系统工程计算与设计

本文基于电流等效、磁势等效的原则,依据异步电动机T型等值电路,得出自激动力制动状态下,异步电动机机械特性的速度表达式及转矩表达式。推导出自激动力制动状态下电动机的定子电流I1、转子电阻∑r2’、激磁电抗扎的折算方法。     

新型永磁调磁式磁齿轮的设计与优化

为了提高磁齿轮的输出转矩和运行转速、减小永磁体的涡流损耗,提出一种新型永磁调磁式磁齿轮,分析其工作原理和转矩特性,结果表明相比较传统的磁齿轮,新型永磁调磁式磁齿轮具有传动效率高、转矩密度高、可高速传动的优点。在此基础上,为了获得新型磁齿轮的最优结构参数,以提升输出转矩和减小齿槽转矩为优化目标,提出一种基于参数敏感性和响应面法相结合的多目标优化方法,对新型磁齿轮的永磁调磁块、外转子及内转子永磁体等结构参数进行优化设计,利用有限元法分析优化前后新型磁齿轮的电磁性能,表明多目标优化方法可进一步提升新型磁齿轮的输出性能,为其应用和优化设计奠定了基础。