矩形与面包形磁钢永磁同步电机噪声对比分析

为了对比分析矩形磁钢和面包形磁钢永磁同步电机运行时产生的0阶振动噪声,从理论上对电机的径向电磁力波进行推导,对力波的的磁密来源进行了分析,讨论了两种不同磁钢形状的永磁同步电机的0阶振动噪声。基于Workbench仿真平台,对这两种不同磁钢形状的36槽24极永磁同步电机进行仿真分析,得到两种电机的0阶6倍频力波的组成和0阶径向电磁力波的傅里叶分析结果;对电机定子的结构分别进行有限元建模和解析计算,得出电机结构的固有模态;通过解析计算的方法,得到电机定子表面的0阶电磁力振动位移频谱图;最后,通过计算电机的声辐射效率,对电机外部声场进行快速建模,计算出电机0阶电磁力声功率级频谱图。研究表明:面包形磁钢永磁同步电机的振动噪声要远小于矩形磁钢永磁同步电机的振动噪声。     

多风路空冷汽轮发电机定子内流体流动与传热耦合计算与分析

根据大型空冷汽轮发电机多风路通风系统内流体流动与传热的特点,建立了定子多风路通风系统三维流动与传热耦合计算的物理模型和数学模型,并给出求解域相应的边界条件及假设条件,采用有限体积法对三维流体场和温度场控制方程进行耦合计算;对定子各个径向通风沟内的流体速度、温度以及电机各部分温度的空间分布特性进行分析,并将耦合场计算结果与实测结果进行比较分析,为多风路大型电机综合物理场的准确计算提供理论依据.     

高速永磁同步电机流固耦合仿真与性能分析

为了探讨冷却系统设计对高速永磁同步电机散热效果的影响,提出了一种轴向强迫通风的冷却结构.以一台200 kW船用高速永磁同步电机为研究对象,基于流体动力学以及流固耦合传热理论,根据电机冷却结构特点,合理简化模型并给出基本假设与边界条件,建立了三维整机求解域模型.采用有限体积法对具有空冷和水冷集成冷却系统的高速永磁电机进行数值分析运算,分析了冷却水速对永磁电机温升的影响,揭示了最优水速方案下电机流变特性与温升分布规律.基于此,提出一种强迫空气通过气隙沿轴向流动的通风结构,通过对比不同通风结构下电机内流体场与温度场的仿真结果,证实轴向通风结构能够优化电机流温分布特性,提升电机冷却性能,对船用高速永磁同步电机冷却系统设计提供借鉴意义.     

三段圆弧极靴大型凸极同步电机的稳态电抗计算

介绍了用电磁公式和有限元两种方法计算具有３段圆弧极靴磁极的大型凸极同步电机稳态电抗,并以北京十三陵抽水蓄能电机为例进行了实算。首先,通过直轴和交轴磁场和磁路的计算确定同步抗ｘｄ和ｘｑ;而后通过有限元计算;从负荷运行状态下的磁场中获得同步电抗;最后对不同方法的结果进行了对比分析,并对直,交轴的耦合电抗也进行了分析计算。     

空冷汽轮发电机冷却气流风量 对定子内流体的影响

根据大型空冷汽轮发电机多风路通风系统内流体流动与传热的特点,建立定子多风路通风系统三维流动与传热耦合计算的物理模型与数学模型,并给出求解域相应的边界条件及假设条件,采用有限体积法对三维流体场和温度场控制方程进行耦合计算;在保证总风量不变的情况下,分析改变定子、气隙风量对定子各个径向通风沟内的流体速度、温度及电机各部分温度空间分布特性的影响。结果表明,适当增加气隙风量,会降低电机定子最高温度,还会降低电机定子最高温度与最低温度的温差。最后,以200 MW两级大容量空冷汽轮发电机为例进行计算,将计算结果与实测结果进行比较分析,证明该方法的准确性。     

真空泵用屏蔽式永磁同步电机电磁场-温度场互相迭代计算方法

真空泵用屏蔽式永磁同步电机发热严重,因此在设计阶段准确预测其温度对于真空泵系统的安全稳定运行具有重要意义。针对当前电机电磁场-温度场双向耦合计算方法只能考虑温度对电机材料物理性质参数的影响,提出了一种电机电磁场-温度场互相迭代计算方法。该方法不仅能够考虑温度对电机损耗和永磁体磁性能的影响,还能够考虑温度对电机部件材料导热能力和散热能力的影响,使电机电磁场和温度场预测更加符合实际情况。以一台1.5 kW屏蔽式永磁同步电机作为研究对象,基于提出的方法对电机的电磁性能和温度特性进行分析,并将分析结果与电磁热双向耦合计算结果进行了对比。此外还利用提出的互相迭代法分析了环境温度对电机温升的影响。该研究不仅可以为屏蔽式永磁同步电机优化设计提供理论依据,还可以为其运行安全性和可靠性提供参考。     

汽轮发电机定子通风沟中三维流体场的分析和计算

电机的通风冷却是电机设计的关键技术之一,对电机的尺寸和性能都有重要的影响和意义。大型同步发电机的结构和运行是复杂的,定子径向通风沟内氢气的流动状态对电机定子温度场的分布有明显的影响。本文采用有限元法对汽轮发电机定子的流体场进行了计算和分析,得到了流体场的分布情况。分析结果证明了提出的模型和计算方法是正确的。     

大型水轮发电机通风发热综合计算

以大型水轮发电机热变形及冷却技术研究为背景,进行了大型水轮发电机转子三维温度场及电机通风系统的综合计算研究,以往在进行大型水轮发电机发热分析时,都是孤立地球解温度场,而很少考虑热源及通风结构与温度及其分布之间的相互影响,文中采用一种综合算法,将电机通风发热联系起来,该研究工作对于提高电机设计制造中材料利用率以及电机运行中的可靠性,具有重要意义。     

基于MAGNET的低速永磁直线同步电动机电磁场数值计算与分析

提出了一种新型直线电机,简要介绍了这种电机的基本结构及运行机理,应用Magnet软件对具有不同结构的两种电机的电磁场进行了数值计算.通过计算结果进一步分析和计算得到了低速永磁直线同步电机的二维磁场分布和气隙磁密的变化波形.所做研究为新型低速永磁直线同步电动机提供了一种行之有效的设计方法.     

标量控制大惯性永磁同步电机的重起控制研究

传统的永磁同步电机飞车重起控制方案存在对电机参数鲁棒性低和转子位置估计误差较大的缺点。针对该问题,提出了一种标量控制大惯性永磁同步电机的通用重起控制策略。首先,对传统的永磁同步电机重起算法进行了分析,并量化计算了电机电感参数变化和电流传感器误差导致的转速和转子位置估计误差,然后设计了使用由3个零序电压脉冲构成的序列对电机转速和转子位置估计的新型算法。和传统方法相比,新方案提高了对电机参数的鲁棒性,同时由于不使用估计的转速计算转子位置角,避免了误差放大,还可以有效地限制零序电压脉冲的占空比来避免电流过大保护。最后搭建了永磁同步电机驱动试验平台进行了试验研究,试验结果验证了新型控制策略的有效性。     

大容量电机启动方式对电网的影响

大容量同步电机直接启动时,启动电流很大,会引起电网电压急剧下降。为此,采用自耦变压器降压启动方式启动大型同步电机。建立了含大容量电机的系统潮流计算模型,分析了大容量电机启动方式对110 kV电网和用户变电站供电系统电压的影响。利用动态仿真软件,针对不同系统容量及电机采取不同启动方式进行了电压降落及启动过程的仿真。理论计算与仿真结果表明,大容量同步电机启动时需避开系统小运行方式,验证了自耦变压器降压启动对减小系统压降的可行性。同时,仿真模型可用来确定电机启动时系统的运行方式及降压启动时自耦变压器的抽头。为保证电网电压质量,与直接启动方式相比,大容量电机启动应该采用自耦变压器的降压启动方式,且需选择合适的降压抽头。     

永磁同步电机矢量控制双滑模模型参考自适应系统转速辨识

编码器的使用降低了永磁同步电机矢量控制系统的可靠性和耐用性,且某些场合无法安装编码器。理论上可以通过永磁同步电机的电压和电流实时计算出电机的转速和转子位置角度。该文提出了一种基于双滑模模型参考自适应系统(model reference adaptive system,MRAS)的永磁同步电机无位置传感器控制策略。其中,参考模型为永磁电机本身,可调模型为永磁电机电流模型。利用两模型输出的偏差构造了2个滑模面,将通过滑模算法获得的等效控制进行运算即可获得电机的转速和转子位置角度,并分别用于矢量控制系统的速度调节和坐标变换。在理论分析的基础上进行了仿真研究,仿真结果表明所提出的观测方法是有效的。     

强迫通风在低速大转矩永磁电机上应用分析

为了解决低速大转矩永磁电机铜损耗大、局部温升过高的问题,以一台630 kW、37.5 r/min的低速大转矩永磁同步电机为研究对象,提出一种风自循环冷却方式,并对其可行性进行了计算分析。首先建立自循环强迫通风计算结构模型和数学模型,并用有限元法确定电机各部分的损耗及生热率;基于流固耦合分析方法对通风孔尺寸进行了优化设计,得到最优通风结构尺寸参数;分析了不同入口风量变化对电机温升的影响规律,同时保证入口风量相同,分析了绕组浸漆和不浸漆状态下的温升规律。在此基础上,为了解决冷却气体分布不均匀导致电机温升分布不均的问题,对机壳与风罩之间的距离进行优化设计,总结了保证气体流动均匀性的方法,为低速大转矩永磁电机的冷却系统设计提供了参考。     

大型水-氢-氢冷汽轮发电机通风系统的计算及端部通风流道变化对结构件温度的影响

根据330 MW大型水–氢–氢冷汽轮发电机通风结构的特点,建立了半个轴向段电机的通风网络模型,采用流体网络方法计算得到电机运行时的总风量、各通风沟和进风室的风量和压力。为了验证流体网络方法计算的准确性,给出了端部区域内的流体与传热耦合三维数学模型,以流体网络计算出的压力和风速作为给定汽轮发电机端部求解域中的边界条件,采用有限体积法计算了铜屏蔽的温度分布,将耦合场计算结果与电机实测结果进行比较,误差满足工程要求。在此基础上,对电机端部区域内铜屏蔽和压圈之间的通风流道面积进行调整,在电机额定运行下,分析调整后铜屏蔽温度的变化,为大型汽轮发电机结构设计提供了可靠的依据。     

医用全自动染色仪永磁同步电机驱动系统设计

医用全自动染色仪中的电机需要较大的调速范围和精密的控制方法,永磁同步电机非常适合此应用。设计了一种基于矢量控制的适用于医用全自动染色仪的永磁同步电机驱动系统,对电机的加速阶段和制动阶段进行了改进。在加速阶段,使用阶梯型加速的方法实现电机加速时间可控;在制动阶段,比较了能耗制动、反接制动与短接制动三种制动方法,选择使用短接方法进行减速,在速度接近目标转速时恢复矢量控制的方案。此外,根据永磁同步电机矢量控制原理,自主设计了驱动电路,并使用此驱动电路进行了相关实验,实验结果验证了文中提出的驱动系统的可行性和可靠性。     

马马崖一级水电站水轮发电机通风及冷却器计算分析

介绍了马马崖一级水电站水轮发电机的通风及冷却器进行计算分析。并根据分析计算结果来调整结构,确定电机通风系统结构以及空气冷却器尺寸和型式,使通风系统能够满足电机通风及冷却的要求。     

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。     

混合转子无刷电励磁同步电机参数的解析计算

研究了无刷电励磁同步电机的运行机理和混合转子的磁场调制原理,运用叠加法与绕组函数法相结合,建立了混合转子无刷电励磁同步电机电感参数模型,研究了混合转子无刷电励磁同步电机电感参数解析计算方法,通过编制程序对电机的电感参数进行计算,得出了电感参数随转子位置变化的规律,并采用有限元法计算了电机的电感参数。研制了实验样机,采用静测法进行了电感参数的测试。将解析计算结果分别与有限元计算结果和实验结果进行对比分析,验证了所提出混合转子无刷电励磁同步电机电感参数解析计算模型的正确性。为该种电机的进一步仿真分析与研究奠定了技术基础。     

大型电机定子三维流体场计算及其对温度场分布的影响

文中从计算流体力学理论出发，对大型电机定子通风结构进行分析，建立了定子径向通风沟内流体运动的微分方程，确定三维流体场的求解区域和边界条件，并进行了数值计算和分析，得到了径向通过沟内的三维流体场的分布。在流体场计算的基础上计算了径向通风沟内各壁面的散热系数，建立定子三维温度场的数学模型并进行计算。将基于三维流体场分析得到的定子温度分布与传统的温度场计算结果及解析法计算的结果和实测值进行比较，证实大型电机定子内流场与温度场存在较强的耦合关系。     

圆筒永磁直线同步电机磁场和推力分析

针对轴向磁化圆筒永磁直线同步电机,提出一种基于圆柱坐标的标量磁位分离变量法的磁场解析计算方法,并利用该解析法对无槽电机的气隙磁场分布进行理论分析,得出气隙磁场的轴向和径向磁场分布的解析结果,并解析计算了电机的推力。利用有限元数值计算法对磁场和推力结果进行验证。结果表明,该电机气隙磁场的两种计算方法的结果误差很小,验证了标量磁位分离变量法解析计算气隙磁场及电磁推力的正确性和实用性。给出实验样机的径向磁场分布实验结果,磁密实测值与计算值一致,用负载传感器对电机额定负载的推力进行了实测,验证了样机分析和设计的正确性。