永磁直流电机温度场的分析与计算

在分析和阐释永磁直流电机发热机理的基础上,运用电机内热交换理论,建立了永磁直线电机传热模型。分析了永磁电机的热源分布情况,采用集中参数法建立电机等效热网络图,通过热平衡方程对电机温度进行计算求解。运用ANSYS/Workbench有限元法进行了对比分析,验证了等效热网络法计算结果的准确性。     

直驱型机电作动器中永磁容错电机非线性模型研究

针对直驱型机电作动器中永磁容错电机存在饱和凸极效应的特点,建立三相12槽10极永磁容错电机非线性数学模型。将电机绕组磁链分为定子电流和转子磁极产生的磁链两部分,把转子磁极产生磁链等效为随转子位置变化的等效电流产生磁链,将电感表示为绕组总电流函数。辨识电机非线性磁链模型,在此基础上得出永磁容错电机非线性模型参数,在Matlab/Simulink中建立永磁容错电机非线性数学模型,并进行仿真分析。最后,利用有限元法和实验验证永磁容错电机非线性数学模型的有效性。此模型可推广到其他永磁容错电机中,可以为永磁容错电机无传感器控制设计提供参考,对提高直驱型机电作动器可靠性很有帮助。     

基于等效热网络法的轴向磁通永磁电机热分析

为避免在轴向磁通永磁电机的初始设计及优化设计中,使用有限元或有限体积等三维方法计算电机温升时耗费大量建模及计算时间,本文建立了双定子单转子轴向磁通永磁电机的等效热网络模型,分析了模型的各等效热阻,建立各节点热平衡方程组并求解。通过样机温升试验,验证了本文提出的轴向磁通永磁电机等效热网络模型的正确性。最后,利用热网络模型计算分析了不同水速和装备间隙对电机温升影响,为同类电机的设计和温升计算提供了参考依据。     

起重机用永磁电机等效热阻法瞬态温度场计算

对起重机用细长型外转子永磁同步电机瞬态温度场计算分析,由于细长型特殊结构,铜损耗约占总损耗的90%;同时定子绕组处于电机中心,散热能力差,温升计算成为永磁电机设计的关键环节。以采用S3工作制40%通电持续率对起重机用永磁电机进行温升考核,建立了起重机用永磁电机的瞬态等效热网络模型。重点分析了影响瞬态热网络准确计算温升的影响因素,提出了铜损耗热源时变加载方式。基于ANSYS有限元仿真和样机温升试验对比分析,验证了所建立的起重机用永磁电机瞬态等效热网络模型的正确性。     

基于耦合场的永磁电机损耗及温升分析

高密度永磁同步电机因其损耗及转子散热条件恶劣,会造成内部永磁体由于高温而产生高温退磁风险。本文利用电磁场与热场进行双向耦合仿真,分析永磁同步电机温升。在电磁仿真中进行永磁电机损耗计算,考虑定子电流谐波对电机损耗所产生的影响,以及考虑温度对电机材料属性的影响。将损耗输入温升计算模型,并不断进行电磁仿真的材料温度特性更新及损耗更新,从而得到更为准确的电机温升分布。并研究了利用流体流场因素对电机关键部位温升所产生的影响。通过样机进行温升实验,验证了仿真模型的准确性,为永磁同步电机的温升计算提供了依据。     

新型五相BLDC电机的容错控制策略研究

本文针对一种具有144°平顶梯形波的五相容错永磁无刷直流(BLDC)电机提出了基于转矩等效的容错控制策略。在保证输出转矩相等的基础上,推导了故障条件下的BLDC电机容错式BLAC控制策略。仿真和试验结果表明,该容错控制策略可以保证五相DLDC电机在故障条件下保持正常运行时的转矩性能。     

基于磁热双向耦合的永磁电机损耗和温升分析

为了研究永磁电机材料（铜、钕铁硼）的温度特性对高速永磁电机的损耗和热性能的影响,在考虑电机部件装配间隙的基础上,提出一种磁-热双向耦合方法,根据电机电磁场实际损耗分布加载到其温度场中,绕组、永磁体等部件损耗随温度变化情况实时更新至电磁场,通过3-D瞬态有限元方法实现电机电磁场-温度场的多重迭代收敛计算。以一台15kW高速永磁电机为例,通过两种（磁-热双向、磁-热单向）不同的计算方法对该类电机在不同供电条件（正弦波供电及变频器供电条件）下的损耗及温升计算结果与样机试验结果进行对比和分析。结果表明,通过磁-热双向耦合方法所获得的结果与实验结果更为一致,验证了所提出的磁-热双向耦合法的准确性及优势,为提高该类电机损耗和温升计算精度提供指导。     

永磁电机驱动系统容错策略研究

驱动系统中的功率器件经常会发生开路或短路故障,电机定子绕组也会发生开路故障。这些故障会严重影响永磁电动机系统正常工作,对整个系统的安全性和稳定性造成严重影响。分析永磁电机驱动系统的容错控制策略,并且对各容错策略进行分析比较。展望了永磁电动机容错策略的发展趋势。     

永磁同步电机匝间短路故障温度场分析

匝间短路是一种常见的电机绕组故障,会导致定子绕组电流增大、电机局部过热,长期在这种环境下运行,温度升高使得电机性能下降,造成经济损失。该文以一台3kW永磁同步电机为例,研究匝间短路故障对永磁同步电机各部件温度的影响。基于电机参数建立三维等效热模型,绝缘材料被等效为绝缘层,将机壳沿轴向分段,根据风速在机壳表面施加不同边界条件,考虑永磁体涡流损耗和接线盒散热的影响,利用有限元方法分别计算正常和匝间短路故障情况下的电机温度场分布。通过对电机绕组重新下线,合理设计并搭建实验平台,测得永磁同步电机关键位置点的温度,将匝间短路故障前后的温升数据进行比较分析,得到故障前后电机温度分布的变化规律以及局部过热位置,同时为诊断和预防匝间短路故障提供依据。     

永磁容错轮缘推进电机的设计与分析

为了满足船用水下推进电机低噪声、高安全性的要求,研究了一种新型永磁容错轮缘推进电机。分析了永磁容错轮缘推进电机的结构特点以及主要参数对电机性能的影响。利用ANSYS Maxwell搭建二维仿真模型,分析了永磁容错轮缘推进电机的磁密、反电动势、电感以及容错能力。仿真结果表明,永磁容错轮缘推进电机不仅具有高性能的特点,而且还具有故障容错能力。     

基于等效磁路法的轴向磁场磁通切换型永磁电机静态特性分析

轴向磁场磁通切换型永磁(AFFSPM)电机是一种轴向长度短、转矩密度高的新型永磁电机。该电机磁场呈三维分布,与径向磁场电机不同,需要对该电机进行三维有限元分析,从而增加了电机分析和优化时的计算时间和成本。基于等效磁路法分析了AFFSPM电机的静态特性,建立了AFFSPM电机的非线性等效磁路模型,采用该模型计算、分析了气隙磁密、空载永磁磁链、反电动势和电感等特性,并与采用三维有限元方法的计算结果进行比较,验证了AFFSPM电机等效磁路模型的准确性,表明等效磁路模型适用于AFFSPM电机初始设计和分析。     

高速永磁同步电机转子瞬态温度场解析解

在转子的热设计中,很自然地有如下要求:在已知转子内热源的条件下,确定转子需要多大的对流换热系数以及相应气隙流体温度,使得转子局部最高温度不超过设计值。内热源已知的条件下,实验测量转子温度和气隙流体温度便可得到相应的对流换热系数。为解决高速永磁电机转子热设计问题,本文给出了转子温度场的解析解。首先将时变的且含内热源的传热方程无量纲化,然后利用傅里叶积分变换法求解,其中轴向分布不均的对流换热系数和气隙流体温度用等效的对流换热系数和等效气隙流体温度代替。通过与有限元计算结果对比,验证了该解析解的正确性。获得了一类高速永磁电机转子在各种散热因素作用下的稳态最高温度分布图,为转子的热设计提供了理论支持。     

航空用高可靠永磁容错电机及其驱动系统的研究现状与发展

随着多电飞机的飞速发展,对飞机电作动系统的要求也越来越高,除了要满足特定功能外,还必须具备高可靠性和强容错性,因此容错电机驱动系统得到了越来越多的关注。本文针对当前研究较多、关注较高、极具前景的永磁容错电机及其驱动系统,分别对现有永磁容错电机及其驱动系统的研究现状、永磁容错电机驱动系统容错控制策略的研究现状进行了详细介绍与分析,并从具有容错能力方面、所需独立电源数量方面、所需功率开关管数量方面、整体容量功率比方面以及容错控制策略方面对现有常见的各种航空用永磁容错电机驱动系统进行了综合性能的对比分析。最后对航空用高可靠永磁容错电机及其驱动系统未来的发展进行了讨论与展望     

不同绕组连接方式下的六相永磁同步电动机MT容错控制

多自由度使多相电机具备了优异的容错能力。本文针对单中性点、双中性点及开端绕组结构的六相永磁同步电机,以缺相容错运行时输出转矩最大为目标,提出一种适用于不同绕组结构电机的容错电流计算通用表达式。通过对六相永磁同步电机缺一相故障状态下的自由度进行分析,计算了不同定子绕组结构下的容错电流,并给出相应的控制方法。对比三种不同绕组结构电机容错运行时的带载能力,开端绕组结构的六相永磁同步电机缺相容错运行时输出转矩最大。利用Matlab/Simulink建立了六相永磁同步电机模型及其控制系统,验证了计算结果的有效性。     

双绕组永磁容错电机的余度电驱动系统

提出一种基于双绕组永磁容错电机的余度电驱动系统,其电机本体采用转子磁钢离心式对称六相十极永磁容错电机,定子中包含两套相互独立的三相绕组。系统采用了基于矢量控制的热备份余度容错控制策略,同时采取故障诊断与余度通信策略。对基于双绕组永磁容错电机的余度电驱动系统进行了一相绕组断路和一相绕组短路故障态的仿真验证,并搭建了系统试验平台对其进行了试验验证。仿真和试验表明,当系统发生断路或短路故障后,电机输出性能仍可保持不变,实现了系统断路或短路故障容错,证明了电机设计的合理性及余度容错控制策略的正确性。     

飞轮储能用外转子永磁同步电机的设计与分析

本文设计一台额定功率180kW，转速20000r/min的飞轮储能用高速永磁电机。通过选取合适电机材料以应用于飞轮储能超高速的工作环境，并利用等效磁路法对电机进行电磁计算得到各个部件尺寸参数。利用Maxwell软件搭建仿真模型并进行瞬态场分析验证了电机设计合理性，同时求解电机损耗分布。建立基于Work-bench的电机三维有限元模型，并进行稳态热分析，从而得出电机整体温度分布场，验证电机运行可靠性。     

绕组分布对永磁伺服电机电磁场与温度场影响的研究

永磁伺服电机采用不同的绕组分布形式对电机的电磁场和温度场均会产生一定的影响,文章以一台8极10 k W的永磁伺服电机为例,建立不同绕组分布的永磁伺服电机模型,对比分析电机不同绕组分布对电磁场和温度场的影响。首先,采用时步有限元计算方法对永磁伺服电机谐波磁场变化进行分析,基于傅里叶谐波分解理论给出电机内各次谐波的变化情况。然后,结合电机转矩脉动系数的分析对不同绕组分布下的永磁电机转矩脉动进行研究,给出电机转矩波动随绕组分布形式的变化规律;其次对电机各损耗的变化规律进行分析,并揭示电机内谐波磁场对电机损耗的影响机理。在损耗研究的基础之上,进一步对不同绕组分布下的永磁伺服电机绕组温度与永磁体温度进行分析,给出不同绕组分布下的温度变化规律。最后,结合有限元计算结果及相关实验验证计算分析的准确性,并进一步揭示双层绕组分布在永磁伺服电机提高电机综合性能方面的作用。     

五相永磁同步电机与三相永磁同步电机容错控制性能对比分析

近年来,五相永磁同步电机因其自身具有较好的容错控制性能,从而获得了国内外研究人员越来越多的关注,已有大量文献对五相永磁同步电机进行了深入研究。本文首先定性对比分析了五相永磁同步电机与传统三相永磁同步电机容错控制策略的差异性;其次应用有限元仿真软件Ansoft设计两套物理尺寸完全相同的三相永磁同步电机和五相永磁同步电机,在此条件下定量对比分析两电机容错控制性能的差异性,其能够排除由于两电机物理尺寸不同而造成两电机容错性能差异等因素的影响,使得比较条件更加客观、比较结果更具参考价值。理论分析与仿真结果均表明:与传统的三相永磁同步电机相比,五相永磁同步电机具有更加优良的容错控制性能。     

矿用直驱永磁电机磁热双向耦合分析

对于矿用直驱电机,因为其转矩密度大、发热量高,同时工况条件存在大量的煤粉,所以在电机设计时准确计算其稳态运行温度尤为重要,首先建立电机等效热网络模型,分析电机热传导与热对流过程的等效热阻与热源,利用Motor-CAD软件建立电机轴向水冷模型,采用有限元法求解电机电磁场,热网络法求解电机温度场,并进行双向耦合迭代,求解出电机稳态运行温度。最终通过样机实验验证电机冷却系统设计的合理性以及磁热双向耦合分析电机温度方法的准确性。     

基于有限元法的永磁直流电机三维稳态温度场分析

永磁直流电机在实际运行中由于各种损耗而引起发热问题,影响电机的可靠性及寿命。本文分析并推导了电机的等效热源,计算了定、转子各端面的散热系数,使用有限元软件ANSYS建立了永磁直流电机的三维有限元模型,对永磁直流电机进行三维温度场仿真,得到了电机额定状态下的温度分布。将仿真结果与热像仪测试数据进行比较,验证了仿真方法的有效性,为永磁直流电机的可靠性分析奠定了基础。