新型混合励磁双凸极电机非线性磁网络分析

阐述了新型混合励磁双凸极电机的结构原理,采用等效磁网络模型来计算其电磁性能。计算了电机不同部分的磁导,考虑到非线性和饱和的影响,引入气隙和定子极修正系数。计算了不同励磁电流和不同相电枢绕组的磁链和相电势。有限元分析和实验结果均验证了所建立磁网络模型的正确性,表明该非线性磁网络模型可以为该新型混合励磁双凸极电机的静态特性分析和快速初步设计提供有效依据。     

以静代动有限元原理及其在凸极类电机中的应用

凸极类电机磁场分布及其参数与位置角密切相关,若每一位置分别建立模型则计算量急剧增大。论文将电机转子、定子和邻近空气分为两个不同的子区域,以间隙中线为区域分界线,采用有限元法剖分,强使分界线上剖分节点均匀分布且分别单独存在于子区域中。若将分界线上单独节点的自由度对应地耦合,则转子处于某一位置并可求解;反之,将这些自由度"解耦",并进一步错位"耦合",则转子等效于另一位置并可以求解。由此,电机实现了"旋转",即以"静止"代替"运动"状态的求解,简称"以静代动法"(MRR)。以双凸极电机为样机:采用MRR有限元法求解样机电感变化规律,结合该类电机控制电路,得到电枢绕组电流波形,采用Fourier变换进一步得到电流谐波构成,由此可求解铁心涡流损耗。测试总体损耗构成,样机铁心磁滞损耗也可求解,由此可计算出样机对应硅钢片的磁滞损耗系数。在此基础上,对不同工况下电机进行计算和测量。对比表明,二者误差在15%之内,显示出MRR有限元法的方便性和快捷性。论文所提出的方法适合所有旋转、运动类设备,也适合于其他学科,具有广泛的普遍性。     

基于不同极弧系数组合分段倾斜磁极的表贴式永磁同步电机齿槽转矩削弱措施研究

齿槽转矩的准确计算和削弱是评估和优化电机性能的基础。采用解析法计算电机的齿槽转矩时很难考虑复杂齿槽结构对气隙磁导的影响,计算结果精度较低。考虑定子实际的齿槽结构,提出一种普遍适用的有效气隙长度的准确计算模型,通过该模型可以准确求得电机的气隙磁导和其他相关的电磁性能。以6极36槽表贴式永磁同步电机为例,对电机的有效气隙长度以及由此所得的齿槽转矩进行计算,并采用有限元法进行验证,结果表明该计算模型具有很高的准确性。此外,该文推导采用不同分段磁极结构时的齿槽转矩解析表达式,给出最佳极弧系数组合和倾斜角度的确定方法,并结合有限元法和粒子群优化算法(particleswarm optimizationalgorithm,PSO)对不同极槽配合电机的齿槽转矩进行分析。分析结果表明,采用该文方法确定的最佳极弧系数组合和倾斜角度,能够有效地削弱电机的齿槽转矩。     

旋转电机铁耗模型及在双凸极电机中的应用

为了准确计算电机运行中的定转子铁耗,建立了电机基于2D有限元法的全磁场模型,提出了采用耦合边界法来提取旋转状态下定转子磁密波形,并对传统铁耗模型进行了修改和优化;利用该磁场模型对一台30/20电励磁双凸极电机进行了分析,利用不同励磁电流下的测量铁耗,通过回归分析求解了铁耗模型的系数;在不同转速下进行了电机铁耗理论值同实测值的对比,验证了模型的准确性。     

一种同步磁阻电机凸极比的解析计算方法

凸极比是影响同步磁阻电机功率因数和转矩性能的关键参数,本文提出了一种基于等效磁路法的同步磁阻电机交直轴电感和凸极比分析计算方法,可以分析转子磁障结构改变对凸极比和电机性能的影响,快速进行同步磁阻电机的转子结构优化设计。为验证磁路法的可靠性和准确性,论文采用有限元法对一台30 kW同步磁阻电机进行了仿真分析,计算电机在不同转子磁障层数、不同磁障宽度、不同径向磁桥数量时的交直轴电感值、凸极比和输出转矩,并与磁路法得出的结论进行了对比。     

极槽接近表贴式永磁同步电机齿磁密解析计算

针对极槽接近永磁电机的齿部磁密计算问题,利用永磁体面电流等效法,推导了无槽永磁电机气隙磁密的解析计算公式。然后根据电机结构特点,提出了截取加三次函数拟合法,计算考虑饱和时定子齿部最大磁密。用有限元法对多台不同参数的样机齿部最大磁密法进行了计算,验证了截取加三次函数拟合法具有较高的精度。最后根据时步有限元法,得到了极槽接近永磁同步电机在旋转时齿部磁密具有正弦的周期性。     

凸极同步电机非均匀气隙磁导的计算

在简要介绍了等效磁路法模型进行电机仿真分析的方法后,对气隙非均匀的凸极同步电机的定子齿与转子齿之间的气隙磁导计算方法进行了分析与研究,推导出了在任意转子机械角位移下的气隙磁导及其对角位移的一阶和二阶导数的计算方法。文中给出了一个计算实例。     

表贴式永磁同步电机电磁激振力波计算与定子振动特性分析

为克服解析法和有限元法在电磁力波计算中的缺点,提出一种电磁力波的快速准确计算方法。利用有限元软件中静磁场求解器对电机的有、无齿槽结构模型进行2次有限元仿真,快速准确地得到永磁体磁动势和气隙磁导,进而求得特定阶次、特定频率下各电磁力波幅值。此外,考虑定子齿刚度的影响,对多个定子铁心的固有频率进行计算,总结定子铁心等效圆环的快速等效公式。以6极36槽调速永磁同步电机为例,采用定子铁心等效圆环对其固有频率进行解析计算,并用有限元法和锤击法验证计算结果的准确性。基于此,将电磁激振力波施加到定子铁心等效圆环内表面,得到电磁力波作用下的定子原型和各阶模态的定子加速度频谱,对其叠加准确得到了电机的振动响应。     

近极槽数表贴式永磁同步电机齿顶漏磁分析与计算

近极槽数表贴式永磁同步电机的齿顶漏磁比较大,凭传统经验选取齿顶漏磁系数,再利用有限元软件仿真的方法延长了电机设计周期,即齿顶漏磁的快速、准确计算十分必要。根据半单元电机内每个齿的齿顶漏磁各自不同的特点,提出了平均每极齿顶漏磁的计算方法。将半单元电机内的所有齿的齿顶漏磁规算到每个磁极下,推导出了平均每极齿顶漏磁和齿顶漏磁系数的解析表达式。在此基础上进一步研究了电机极数和极弧系数的变化对齿顶漏磁系数的影响。平均每极齿顶漏磁解析法计算结果与有限元软件仿真结果一致,验证了平均每极齿顶漏磁计算方法的正确性和准确性。     

基于等效磁网络法的新型混合励磁无刷爪极发电机的性能计算

提出一种新型的混合励磁无刷爪极发电机,该电机由永磁体与励磁绕组共同作用产生电机磁场,由于电机结构及磁路的复杂性,对这种电机进行快速、准确的分析比较困难。建立考虑磁场三维分布的电机等效磁网络模型,利用该模型对电机的空载磁场分布及磁场调节能力进行了分析,与有限元分析相比,等效磁网络法分析快速、结果准确。此外,利用等效磁网络模型,结合电机的相量图对电机的负载输出特性进行了计算,计算结果与样机实验结果相吻合。分析结果显示该电机具有气隙磁通密度高、功率密度高、低速输出性能好、励磁损耗低的特点。     

爪极同步电动机的定子极片分布与牵出转矩

自起动永磁同步电动机结构简单,运行可靠、转速低、转矩大、体积小,已广泛用于家电产品中作定时器、程控器、时间继电器的驱动元件,在自动化仪器仪表中应用更为普遍。根据对转向的不同要求,该电机可分为定向式和不定向式两种,前者要求较高。本文讨论这种电机的定子极片分布方法并介绍其牵出转矩的简易计算公式,最后提供计算例题。一、定子极片分布自起动自定向永磁同步电动机的转子常用铁氧体永磁材料制成,沿圆周均匀充以Zp个磁极。定子由绕在绝缘架上的圆环形绕组和安装在该绕组两端的冲有爪形极片的导磁圆环组成,如图1所示。     

4/8极绕线型变极调速感应电动机的研究

根据反向法变极原理 ,阐述了绕线型变极调速感应电动机在定子绕组从 8极变为 4极的同时 ,转子绕组内部自行短路变极原理 ,用三只集电环实现双速运行。本文作者在YZR系列电机的基础上派生设计绕线型变极调速电机 ,并对此种电机电磁设计中几个特殊问题进行了研究。通过样机试验和实际工况运行证明 ,这是一种值得研究和推广的电机新产品     

一种新型双凸极单相永磁电动机--工作原理与参数计算

介绍了1种双凸极单相永磁电动机.电机有4个定子极和6个转子极,转子上无绕组及永磁体,定子上放置绕组和永磁体.定子极采用阶梯形结构,使电机可以起动.电机结构控制简单,可双向运转,适合于调速控制系统.研究了该电机的工作原理及其参数的计算,为电机的控制及系统仿真奠定了基础并提供了依据.     

新型双凸极永磁电机的发展及研究现状

新型双凸极永磁电机的永磁体放置在定子齿表面,永磁体安装简单且适用于高速运转;定子集中绕组中的磁通呈双极性变化,其功率密度比传统的DSPM电机要高.目前对该电机参数计算、模型建立、分析方法、控制策略等问题有待探讨和研究.文中简单介绍该电机的基本原理和特点,概述该电机的发展及研究现状.     

电励磁双凸极发电机转子极宽对输出特性的影响

转子极宽对基于磁阻工作原理的电励磁双凸极发电机输出特性有重要影响。从原理上讨论了电励磁双凸极电机磁链变化范围与输出电压的关系,阐述2类气隙对电机磁链变化范围的影响作用。提出第3气隙概念并给出其定义,推导了第3气隙大小与转子极宽的数学关系,并指出第3气隙的大小对相绕组磁链最小值的影响作用较大。利用2维有限元法分析计算得到不同转子极宽下电机静磁场分布、相绕组磁链以及空载相电势波形;通过瞬态场路耦合分析得到不同转子极宽下电机负载状态相电势波形、整流输出电压平均值和纹波大小。原理样机的实验结果验证了有限元计算和场路耦合分析的正确性。表明定转子极宽相等即第3气隙最大时电励磁双凸极电机输出功率大且输出电压波动小。     

一种新型双凸极单相永磁电动机的工作原理与参数计算

介绍了１种双凸极单相永磁电动机。电机有４个定子极和６个转子极,转子上无绕组及永磁体,定子上放置绕组和永磁体。定子极采用阶梯形结构,使电机可以起动。电机结构控制简单,可双向运转,适合于调速控制系统。研究了该电机的工作原理及其参数的计算,为电机的控制及系统仿真奠定了基础并提供了依据。     

一种新型混合励磁爪极发电机的建模和计算

提出了一种具有混合励磁结构的爪极发电机的原理和模型，混合励磁爪极发电机是由永磁体和励磁线圈共同产生电机磁场的一种发电机，较之传统的电励磁爪极发电机，具有效率高、电机低速性能好，集线圈励磁的电压调节性能和高功率密度的优点，具有很好的研究前景和使用价值，但是，长期以来由于其结构和磁路的复杂、不规则性，又是典型的三维磁场特性，国内外对于这种新型电机的专题研究经典的从磁通管方法入手的等效磁网络法结合有限元法，通过分析，计算电机各部分磁导，构成爪极电机的三维等效磁网络，并采用三维有限元法计算了电机的自感，给出了相关的计算结果，以供设计人员参考。     

不同转子极数混合励磁磁通切换永磁电机的研究

使用改进的混合励磁磁通切换电机（HESFMs）等效磁路模型结合二维有限元模型对定子极数为12,转子极数分别为10和14的HESFM的电磁性能进行了比较研究。通过对HESFMs的等效磁路模型进行研究发现,转子极数不同而造成电机电磁性能产生差异的本质原因是定转子之间气隙磁导分布的不同。在电机其他参数一定的情况下,定转子之间互气隙磁导越大,则电机的电磁性能越好,自气隙磁导越大,则电机的电磁性能越差。     

基于磁网络法的凸极同步电机数学模型研究

在考虑齿槽相对运动及磁路饱和的情况下,应用磁网络法建立了凸极同步电机的数学模型,利用该模型对凸极同步电机稳态电磁过程进行特性分析计算.结果表明,该模型较传统方法进行电机设计准确度更高,改善了电机参数性能.     

4／8极绕线型变极调速感应电动机的研究

根据反向法变极原理,阐述了绕线型变极调速感应电动机在定子绕组从8极变为4极的同时,转子绕组内部自行短路变极原理,用三只集电环实现双速运行。本文作者在YZR系列电机的基础上派生设计绕线型变极调速电机,并对此种电机电磁设计中的几个特殊问题进行了研究。通过样机试验中和实际工况运行证明,这是一种值得研究和推广的电机新产品。