自起动永磁电机起动冲击电流和转矩的场路耦合分析

建立了自起动永磁同步电机的场-路-运动耦合模型,给出控制电路与电磁场方程耦合的时步有限元分析方法,采用运动气隙边界法解决转子运动问题,与机械运动方程相结合,可对电机的瞬态过程进行准确计算.应用上述方法对一台15 kW内置径向W型自起动永磁同步电机进行计算,详细分析了不同通电时刻、转子位置、铁磁材料,以及永磁体磁场情况下的起动冲击电流和转矩,全面详尽地阐释了影响冲击电流和转矩的各个因素,为优化电机设计和起动过程打下基础.     

永磁无刷直流电动机场路耦合运动时步有限元分析

提出一种适用于永磁无刷直流电动机的场路耦合运动时步有限元分析方法，解决了电机在非正弦供电时的场路耦合分析问题。电路中考虑了开关元件换流重叠过程和绕组中点的电位波动。给出了控制电路与电磁场方程耦合的时步有限元单元分析方法，采用改进的有限元运动边界处理方法--插值运动边界法解决转子运动问题。应用上述模型对1台无刷直流电动机的进行分析，计算结果和样机的实测波形吻合。该方法也适用于其他非正弦供电电机的场路耦合有限元分析。     

基于时步有限元法的多相无刷直流电动机特性仿真

提出一种适用于多相永磁无刷直流电动机的场路耦合运动时步有限元分析方法,给出了控制电路与电磁场方程耦合的时步有限元单元分析方法,采用插值运动边界法解决转子运动问题,并且应用上述模型对一台多相无刷直流电动机进行了仿真分析.仿真结果和实测波形吻合,实验结果验证了计算方法的正确性.     

永磁电机分析的场路耦合时步有限元法

在建立了永磁同步电机的完整场路耦合模型的基础上,采用时步有限元的方法来分析永磁同步电机。运用气隙边界运动法来模拟转子的运动,再结合转子的机械运动方程,从而可求得永磁同步电机的暂态过程和运行特性,给出了计算和求解的过程。通过对一台永磁同步电机的有限元仿真,验证了模型的合理性,为永磁同步电机的分析和优化设计提供了借鉴。     

多相感应电机场路耦合时步有限元分析

为解决多相感应电动机在非标准正弦供电时的场路耦合分析问题,提出一种用于多相感应电动机的场路耦合运动时步有限元分析方法。考虑变频器供电时SPWM波中的高次谐波,给出控制电路与电磁场方程耦合的时步有限元分析方法,采用运动气隙边界法解决转子运动问题,与机械运动方程相结合,可对电机的瞬态过程进行仿真。应用上述模型对1台五相感应电动机及其调速系统进行分析,计算结果与样机实验结果吻合较好。将解析法、场路耦合法的计算结果与实验结果比较,表明场路耦合法能充分考虑电机齿槽效应以及铁磁材料的非线性影响,与实验结果更接近。该方法也可用于其他类型的多相电机逆变器供电的场路耦合分析。     

自起动实心转子永磁电机性能分析计算与优化

针对现阶段单纯基于磁路法计算精度相对不高的问题,研究了磁路法和时步有限元法的优势和不足。以一台22 k W实心转子永磁电机为例,分别采用两种方法计算了在空载情况下电机的气隙磁密、空载感应电势以及负载情况下的起动转矩、最小转矩等性能指标;并对该样机部分性能指标进行实测。对比实测与计算结果表明,有限元方法准确可靠。进而试算了在不同气隙大小及不同磁钢宽度时电机的性能,提出改进方案,为永磁电机的优化设计提供了重要参考。     

抽油机用实心式永磁同步电动机分析与实验研究

采用Ansoft软件设计一台30 kW实心式永磁同步电动机,建立电机的有限元分析模型,分析电机的电磁特性与起动性能,研究永磁体尺寸大小对电机起动能力的影响。试制样机,并对样机进行测试,实验结果与有限元分析结果相吻合。分析表明,实心式转子永磁同步电机具有转子结构简单、起动转矩大、过载能力强等优点,在油田中广泛应用。     

基于场路耦合的永磁同步电机性能分析

在伺服控制系统中,控制器对内置式永磁同步电机(IPMSM)的性能影响较大。采用时步有限元分析方法,通过在Maxwell中搭建IPMSM三维和二维瞬态电磁场有限元模型,在Simulink中搭建了电机控制算法的模型。经由Simplorer软件接口技术将有限元模型和电机控制算法模型相结合,构建了永磁同步电机的场路耦合仿真模型。分析了电机在不同控制策略和工况下的转矩、电流、损耗、弱磁调速范围等数据,为IPMSM伺服调速系统的计算及优化设计提供了合理的方法。     

内置式多层磁钢永磁同步电机振动噪声抑制措施

针对内置式多层磁钢的永磁同步电机提出通过优化电机转子结构抑制电机振动噪声的方法.首先通过基于直接耦合场的有限元仿真方法计算一台额定功率为20 kW的永磁同步电机的声压级.将仿真值与电机噪声实验测得的结果进行对比,其差值小于6.3％,由此验证了该方法仿真计算电机振动噪声的准确性.其次针对内置式多层磁钢永磁同步电机转子结构...     

自起动永磁同步电机不同转子磁路结构的对比研究

转子磁路结构直接影响自起动永磁同步电机的起动和稳态运行性能,同时也影响磁钢用量及电机的成本,需要慎重选择和设计.对采用V型、U型及混合型磁路结构的6极22 kW自起动永磁同步电机进行设计,用静态有限无法分别分析了电机的空载气隙磁场,并采用时步有限元方法对三种磁路结构电机的起动过程进行仿真,对比分析了不同转子结构对自起动永磁电机性能的影响.所得结论对不同应用场合的自起动永磁电机的设计具有一定参考价值.     

磁性槽楔对永磁电机转子损耗及温度场影响

针对实心转子高压永磁电机定子铁心开槽会导致气隙磁导不均匀,气隙中谐波磁场引起电机转子温度升高,影响永磁体的电磁性能的问题,以一台315 k W,6 k V实心转子高压永磁电机为例,建立了样机的二维电磁场时步有限元模型及三维全域流体与固体耦合传热数学模型,给出了求解域及边界条件,通过求解计算模型,将计算数据与实验数据进行了对比,验证了所建模型的正确性。在此基础上研究了槽楔相对磁导率分别为3、5、7、9时对转子表面涡流损耗的影响,分析了磁性槽楔相对磁导率为不同值时电机转子及定子各部分的温度分布,计算结果表明定子槽楔相对磁导率数值的增加,电机的起动转矩降低,转子铁心涡流损耗逐渐减小,电机定子各部分温度先减小后趋于稳定。     

屏蔽感应电机等效电路参数的有限元计算法

提出了一种从有限元电磁场分析结果中准确提取屏蔽电机等效电路参数的方法。基于对2-D时谐电磁场的分析,利用傅里叶变换分析得到气隙磁通密度基波幅值并得出感应电动势的精确值。利用冻结磁导率法来计及不同转差率下的铁心饱和情况,推导出了转子外表面的坡印亭矢量表达式并据此得出传到转子侧的复功率,进而得到转子侧等效电路参数。然后,根据一台屏蔽感应电机建立有限元分析模型,将上述方法应用于该电机从而得到其等效电路参数。最后,将等效电路得到的结果与有限元分析及实验结果进行对比,验证了上述方法的准确性。     

Electromagnetic and mechanical design aspects of a high-speed solid-rotor induction machine with no separate copper electric circuit in the megawatt range

The most crucial electro-magnetic and mechanical design aspects of an integrated electrical-motor–gas-compressor system in high speed and high power operation are presented. The electric motor type considered is a solid-rotor induction motor with properties of which are particularly well suited in high-speed operation. The effect of the electro-magnetic material properties of the solid rotor core material on the performance of the machine is discussed. Guidelines to improve the performance of the solid-rotor induction motor are given. Thermal design aspects of a solid-rotor induction motor are presented. The mechanical properties of a solid rotor are discussed. Bearing arrangements as well as the rotor dynamics of an integrated system are presented.     

分层阻抗理论在永磁电机转子参数分析中应用

分层阻抗理论是研究实心转子感应电机的一种有效方法,表面磁钢永磁同步电机转子结构与复合转子电机具有相似性,文中采用分层阻抗理论对表面磁钢永磁同步电机转子参数分析并讨论     

一种削弱永磁同步电动机齿槽转矩的方法

为了研究实心转子永磁同步电动机的削弱措施,结合永磁电机永磁体极弧系数和永磁体不对称放置的方法,提出了一种仅改变实心转子非磁性槽楔的齿槽转矩削弱方法.通过非磁性槽楔的变化改变一个磁极的极弧宽度,其余磁极宽度不变,同时保持各个非磁性槽楔的宽度相同,通过合理的选择槽楔的形状和宽度,可以非常有效地削弱齿槽转矩.通过解析法研究了采用该方法后实心转子永磁同步电动机齿槽转矩的表达式,得到了永磁体剩磁平方的傅立叶分解表达式.据此得到了磁极的两种极弧宽度和磁极间距大小与齿槽转矩的关系式和磁极极弧宽度的确定方法.该方法仅改变了槽楔的形状,对电机结构影响较小,且合适极弧宽度组合较多,有限元验证表明该方法可有效地削弱齿槽转矩.     

三维分段分层法用于光滑实心转子异步电机参数计算与性能分析

实心转子异步电机转子中复杂的三维非线性涡流场计算是分析电机性能的基础,而采用三维有限元分析的计算量十分庞大。提出了一种三维分段分层法计算实心转子磁场,可考虑定转子铁心磁路饱和、转子端部效应的影响,且计算量小。定子铁心磁路饱和采用波幅系数以及饱和系数予以考虑。对于转子磁路饱和以及转子端部对涡流分布的影响,将实心转子沿轴向分段、径向分层,各段、各层的磁导率互不相同,每段采用分层理论递推求解磁场量。转子表面磁场强度的收敛边界由定子电流给出,依据转子柱面和两个端面进入转子的能量计算等效转子阻抗,迭代求解转子磁场及阻抗参数,直至收敛。在不同工况下比较了三维分段分层法的计算结果与样机实验结果,两者较为吻合。可以采用这种算法计算光滑实心转子电机参数并分析性能,为设计优化电机提供依据。     

永磁同步电机转子偏心电磁力和挠度的分析与计算

为了准确计算永磁同步电机(PMSM)转子的挠度,降低电机的生产制造成本,基于理论解析和有限元法,分析与计算了转子偏心电磁力和挠度。推导了PMSM不平衡磁拉力的解析表达式,详细介绍了不平衡磁拉力和转子挠度的有限元计算方法。以355 kW 1 500 r/min PMSM为例,对比了不平衡磁拉力、转子挠度的有限元和解析法的计算结果,验证了有限元法的可靠性,对PMSM转子机械的准确计算和振动噪声分析具有一定的参考意义。     

开槽实心转子电机转子端部系数的计算与比较

开槽实心转子异步电机转子的三维非线性涡流场计算量大,常采用二维有限元结合光滑实心转子端部系数的方法简化计算。但在转差率增大时,采用光滑转子端部系数仿真计算的误差明显增大。根据开槽实心转子涡流分布随转差率变化的规律,提出适用于全转差率范围的开槽转子端部系数。依据该端部系数修正转子电阻率,并采用非线性有限元计算开槽实心转子电机电磁场,可考虑转子端部效应以及定、转子铁心磁路饱和的影响。在不同工况下,对两台不同转子槽数的开槽实心转子样机分别采用不同转子端部系数进行仿真计算,并与实验结果比较。该文提出的开槽转子端部系数的仿真与实验结果较吻合,且在转差率较大时,开槽转子端部系数随转子槽数增多而增大。可为准确计算开槽实心转子电机参数及其设计优化提供依据。     

客车用轮边电机的轻量化设计研究

针对客车用某型号永磁同步轮边电机的轻量化设计开展了分析。提出了电机轻量化的设计方案和原则,对电机的转子端板、转子冲片、机壳和后端盖进行轻量化设计。利用有限元分析软件对轻量化后的电机转子进行模态分析,并分析了轮边电机的随机振动。有限元分析结果满足电机的设计要求,可以确保轮边电机使用的可靠性。对轮边电机轻量化设计的探讨为进一步减轻电机质量提供了思路。     

异步牵引电机的温度场分析

建立了三相异步牵引电机温度场分析的有限元模型,分析了电机的发热热源、定子线圈等效导热系数、强迫通风冷却条件下通风沟内和气隙内气流的散热系数.用有限元分析软件Ansoft对异步牵引电机的温度场进行了仿真,给出了空载和额定负载条件下包括定、转子在内的电机整体的温度场分布图,列举了一些特殊位置点的温度,并对仿真结果进行了比较和分析.