新型变极起动永磁同步电动机的参数计算及转矩分析

异步起动永磁同步电动机因其有较高的效率、功率因数和转矩密度而在高效节能场合的应用日益广泛,但由于其结构特点,在起动过程中定转子极数相同,会存在较大的发电制动转矩和脉动转矩,使得在起动过程中的最小转矩变小,严重影响电机的起动能力。该文基于一种新型6/8变极起动永磁同步电动机,实现起动时定子绕组6极、转子永磁体8极,以有效地削弱发电制动转矩和脉动转矩,提高起动能力;待一定时刻,定子绕组切换成8极完成牵入同步稳定运行。分别对该变极起动电机6极状态和8极状态下的电抗参数、磁场、转矩进行了分析及计算,得到6极起动情况下的各转矩分量-转速曲线,并与常规8极异步起动永磁同步电动机进行比较。结果表明,对于该变极起动电机6极起动过程中发电制动转矩和脉动转矩得到了有效地抑制,显著提高电机起动能力。最后,通过二维有限元模型仿真,以及对样机发电制动转矩的测量和空载起动实验,有效地验证了其正确性。     

异步起动永磁同步电动机起动特性研究

异步起动永磁同步电动机具有较高的功率因数和效率,同时具有异步起动能力.异步起动永磁同步电动机在起动过程中受到诸如异步转矩、发电机制动转矩、磁阻负序转矩等多个转矩的合成作用,使得电机的起动过程同感应电机相比更为复杂.本文在感应电机的基础上,通过改进其转子设计异步起动永磁同步电动机,并采用有限元法计算和分析其起动过程,最后通过实验对感应电机和异步起动永磁同步电动机进行了比较.     

三相异步起动永磁同步电动机起动特性

针对永磁电机牵入同步困难的问题,依据永磁电机基本原理和电磁场理论,对异步起动永磁同步电动机的起动性能进行了研究。以一台18．5kW6极切向式三相异步起动永磁同步电动机为例,建立永磁电动机起动过程的数学模型,给出了求解域和假定条件下的有限元方程,采用场路结合法计算了异步起动永磁同步电动机的瞬态电磁场,分析了样机的起动过程及隔磁磁桥尺寸变化和绕组排列不同对电机起动性能的影响。通过样机对模型仿真分析可知,样机具有较好的起动性能,能快速牵入同步转速,采用单双层绕组时起动性能要比采用双层绕组时的起动性能好;隔磁磁桥尺寸对电机的起动性能影响很大,其过大或过小都会使起动性能变差,不利于牵入同步转速。     

提高稀土永磁同步电动机综合起动能力的设计措施

对稀土永磁同步电动机起动过程T-s特性曲线进行了分析,提出利用REPMSM起动过程中集肤效应对转子参数影响,设计转子槽形,产生大、平、硬的异步驱动转矩特性;采用定子绕组半倍极或少极设计,使电动机高滑差起动,以削弱发电制动转矩的设计方法,提高了REPMSM综合起动性能.样机对比试验验证了设计措施的优点.     

新型6/8变极起动永磁同步电动机绕组切换动态过程的研究

基于一种新型6/8变极起动永磁同步电动机,对其6、8极绕组切换过程及不同切换时机对电机的影响进行研究分析。建立双极数动态仿真模型,分别对不同转速、转动惯量、负载转矩、转子电阻、切换时8极绕组感应电动势和外加电源相位差等情况下6、8极切换过程动态行为进行分析,研究不同状态切换时对冲击电流、转速波动、冲击转矩及牵入同步的影响;建立二维瞬态有限元模型,对8极绕组感应电动势和外加电源电压差相同、转速不同以及电压差不同、转速相同切换时永磁体的退磁规律进行研究。结果表明,切换时的转速和相位差对切换后电机影响较大,尤其是切换时的相位差,在一定范围内,相位差越大,转速波动、冲击电流和冲击转矩越大,永磁体退磁越严重。     

提高稀土永磁同步电动机综合起动能力的设计措施

对稀土永磁同步电动机起动过程T-s特性曲线进行了分析，提出利用REPMSM起动过程中集肤效应对转子参数影响，设计转子槽形，产生大、平、硬的异步驱动转矩特性；采用定子绕组半倍极或少极设计，使电动机高滑差起动，以削弱发电制动转矩的设计方法，提高了REPMSM综合起动性能。样机对比试验验证了设计措施的优点。     

异步起动永磁辅助式磁阻同步电动机研究

异步起动稀土永磁同步电动机面临制造成本的挑战。如何在保证电机性能的前提下,用低成本的铁氧体替代钕铁硼永磁材料,是异步起动永磁同步电动机研究中的一个重要课题。本文研究异步起动铁氧体永磁辅助式磁阻同步电动机,首先介绍永磁辅助式磁阻同步电动机的最大磁阻转矩原理,接着分析其起动特点,最后构建30 kW永磁辅助式磁阻同步电动机模型并进行仿真分析。     

新型三绕组并联式异步起动单相永磁同步电动机稳态性能分析

对于三相感应电动机的单相运行,学者们已经提出了多种实用的接线方式,比如Smith接法、SEMIHEX接法。然而,对于三相异步起动永磁同步电动机的单相运行,很少有合适的接法提出。将并联式接法应用于三相异步起动永磁同步电动机的单相运行,提出了一种新型三绕组并联式异步起动单相永磁同步电动机。分析了三相异步起动永磁同步电动机同步运行时以及起动瞬间的正序、负序阻抗,基于对称分量法,对该接法电机的对称运行条件进行分析,得出了电容的确定方法,并利用遗传算法对电容值进行优化。提出了该新型电机稳态性能的计算方法;设计了一台高功率因数和一台低功率因数三相异步起动永磁同步电动机作为样机,并分别将其改接为三绕组高效单相永磁同步电动机,进行实验研究。实验结果表明,低功率因数的异步起动永磁同步电动机更适合改接成新型三绕组并联式单相永磁同步电动机。由低功率因数三相永磁同步电动机改接成的单相异步起动永磁同步电动机在额定负载下运行时,具有与同容量三相永磁同步电动机相近的效率和更高的功率因数。     

异步起动永磁同步电动机齿槽转矩的解析分析和削弱措施研究

现有的齿槽转矩研究主要集中在定转子单边开槽的永磁电机,而异步起动永磁同步电动机定转子双边开槽,其齿槽转矩目前尚无有效的研究方法。文中提出了一种新的转子永磁磁动势等效方法,有效避免了转子开槽导致的气隙计算复杂性,基于能量法给出了异步起动永磁同步电动机齿槽转矩的解析分析方法,分析了极槽数配合及定子斜槽对齿槽转矩的影响。研究了通过改变转子齿宽及转子不等齿宽配合削弱异步起动永磁同步电动机的齿槽转矩,并给出了相应的转子齿宽确定方法。利用有限元法验证了上述削弱措施的有效性,并分析了对电机性能的影响。     

永磁同步电动机定位转矩对起动性能的影响

进行了异步起动永磁同步电动机的二维瞬态电磁场计算,分析了齿槽定位转矩对电动机起动过程的影响,计算结果表明,齿槽定位转矩不仅可以引起转矩波动、加大转速的超调、延长电机起动的震荡时间,严重时还会导致电机牵入同步失败。在此基础上,研究了提高齿槽转矩谐波次数以减小齿槽转矩的方法。     

提高单相自起动永磁同步电机起动性能研究

单相自起动永磁同步电机就是在感应电机的转子铁心内放置永磁体,依靠笼型转子绕组产生的异步转矩实现起动。由转子永磁体产生的磁场与定子绕组产生的旋转磁场相互作用产生恒定的转矩而稳定运行。自起动永磁同步电机的优点是效率高、功率因数高且经济运行范围宽,但是由于转子上存在永磁体产生的制动转矩和齿槽转矩,使得电机起动变得较为困难,影响电机可靠性。本文对单相自起动永磁同步电机起动过程转矩及其与电机参数之间的关系进行了详细的分析,并据此提出了优化电机参数来提高其起动性能的方法。最后通过有限元仿真和试验测试验证了方法的准确性。     

永磁同步电动机的起动和运行性能的计算

永磁同步电动机具有比较高的效率和功率因数,并且具有运行平稳、易于控制、过载能力高和噪声小等特点,在当今世界能源紧张的形势下,它的应用场合正在日趋扩大。因此,推广应用永磁同步电动机是目前重大的节能措施之一。但是,这种电机由于采用了永磁体励磁,它在起动时既不能像异步电动机那样,依靠基波的异步转矩可以顺利地到达额定转速,也不能像同步电动机那样,依靠基波的异步转矩到达亚同步速,再进行励磁而牵入同步运行。因此起动问题在设计和运行时必须引起重视,以获得较好的运行效益和降低制造成本。本文将分析永磁同步电动机在起动过程中存在哪些转矩分量,为了能顺利起动,要考虑哪些因素的影响。然后,讨论了如何利用有限元法来进行分析计算永磁同步电动机的问题。     

新型两极异步起动混合永磁同步电动机研究

与异步起动钕铁硼同步电机相比,异步起动混合永磁同步电机在保证起动性能和稳态性能的情况下,具有制造成本更低的优势。然而异步起动混合永磁同步电机在起动过程中,铁氧体存在较大的不可逆退磁风险,这是该类电机在设计上需要特别注意的地方。本文以一台3kW两极异步起动混合永磁同步电动机为例,采用瞬态有限元仿真的方法分析导条均匀分布的常规转子结构和导条非均匀分布的新型转子结构下电机的起动和同步运行性能,并重点研究电机在起动过程中的退磁情况。最后将新型转子结构下的异步起动混合永磁同步电动机与异步起动钕铁硼同步电动机以及工业异步电动机进行综合比较。结果表明,新型转子结构下铁氧体的抗退磁能力较强,且该结构下的异步起动混合永磁同步电动机具有较优的性价比。     

基于改变定子齿槽参数的异步起动永磁同步电动机齿槽转矩削弱措施研究

齿槽转矩是永磁电机的共有问题,是该类电机设计中需要重点考虑的问题之一。异步起动永磁同步电动机能够利用笼型转子产生的异步转矩实现自起动,齿槽转矩的存在会对电机的运行产生不利影响。研究了通过改变定子齿槽参数削弱异步起动永磁同步电动机的齿槽转矩,分别推导了改变定子齿宽、定子不等齿宽配合及定子不等槽口宽配合时的齿槽转矩解析表达式,给出了相应地能有效削弱电机齿槽转矩的定子齿槽参数确定方法。有限元计算结果表明,上述措施能有效削弱异步起动永磁同步电动机的齿槽转矩,并且不会对电机性能产生较大影响。     

异步起动永磁同步电动机启动转矩的测定

异步起动永磁同步电动机的转子永磁体产生的静止磁场与定子绕组产生的旋转磁场相互作用而产生脉动转矩,导致电机堵转时,转子产生震荡对电机起动的影响很大。据此情况,详细介绍了起动过程中的转矩、堵转时的转矩以及堵转转矩的测量,为堵转转矩的精准测量提供了一定的参考依据。     

两极异步起动永磁同步电机齿槽转矩的研究

异步起动永磁电机的齿槽转矩会引起转矩和转速的波动,对电机的起动和运行性能产生不利的影响.本文以一台2极1.5 kW的异步起动永磁同步电机为研究对象,分析了异步起动永磁同步电机齿槽转矩的特点,建立了该电机的有限元分析模型,并实验验证了模型的准确性.在此基础上,比较研究了转子闭口槽、定子辅助槽、优化极弧系数和采用不均匀气隙等几种方法对该电机齿槽转矩的削弱效果.     

单相永磁式低速同步电动机起动性能分析

采用d、q坐标系统,建立单相永磁式低速同步电动机异步起动数学模型,计算起动过程中存在的各次谐波电流和谐波转矩,分析它们对电机起动性能的影响。该方法可以应用于一般的单相永磁式和反应同步电动机。     

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。     

铁磁材料非线性对发电电动机异步起动性能的影响

针对抽水蓄能机组发电电动机在异步起动时铁磁材料非线性问题,建立发电电动机的二维场—路耦合有限元模型。以一台286 MVA发电电动机为例,分析发电电动机电机在异步起动过程中的转速、定子电流、动态电磁转矩等关键物理量的变化情况,并定量地给出了铁磁材料非线性对发电电动机的异步起动性能的影响。计算结果表明,在发电电动机空载全压异步起动过程中,虽然铁磁材料非线性使起动时间减少,但是却增加了定子电流、励磁电流和阻尼绕组电流的冲击以及动态电磁转矩脉动的幅度。     

家用电器应用自起动永磁同步电动机的新方法

自起动永磁同步电动机是一种爪极定子、永磁转子的同步电动机。这种电机的最大优点是具备自起动能力、加工工艺简单、成本低,因此被广泛用于自动化控制装置和家用电器方面。由于这种电机磁路复杂和结构的不对称性,人们对这种电机的起动转矩的产生及计算都不太了解,所以很少对应用这种电机的方法进行改进。目前在家用电器上应用的自起动永磁同步电动机都是直接使用220V电源,绕组匝数为一万匝左右,绕组线径为0.03～0.08mm左右。这样,电机绕组绕制困难,容易断线,成品率低,成本高。本文在充分考虑了这种电机在一些家用电器上应用的特殊情况,即主电路能提供较大电流和这种电机作为