锥形转子电机轴向磁拉力的分析和计算

本文综述锥形转子电机轴向磁拉力产生的原因和工程计算方法,着重分析了转子表面场域交界面力引起的轴向磁拉力,提出了实用计算公式,并以计算实例进行定量分析。     

高压湿式潜水电机水摩擦损耗分析

高压湿式潜水电机转子在水中旋转,产生的水摩擦损耗比普通电机的空气摩擦损耗高得多,在电机总损耗中占有较大的比重。电机转速、气隙结构及转子表面的粗糙度都影响电机的水摩擦损耗,准确计算水摩擦损耗相当困难。以6 kV-3 150 kW-4P电机为例,利用流体力学理论和摩擦学原理,建立了流体场模型,基于该模型对影响水摩擦损耗的因素进行了分析。将计算结果与利用空载试验得到的水摩擦损耗进行比对,证明了该方法的正确性。     

三转子单相调压调速异步电动机的分析和计算

单相三转子调压调速系统具有控制简单、价廉、调速范围广,特别是在低速运行时仍具有良好的通风散热作用等优点,因而在国内外得到了广泛的应用。这种电机的磁路定子侧为共磁路,到转子侧成为两条分支磁路,另外该电机输出轴转子和带动风扇的转子具有二个不同的转速,这就使得三转子异步电动机的分析和计算具有其特殊性。到目前为止,对这种电机还缺乏深入的研究。本文针对这种电机的特点作了较全面的研究分析,并提供了实用的计算方法,对工厂设计有参考价值。     

电动汽车用高功率密度感应电机的设计与研究

针对目前永磁材料价格大幅度上涨,永磁电机和电动汽车动力系统成本增加的问题,给出了一个高功率密度感应电机方案,并介绍了方案的设计过程和感应电机提高功率密度的方法。运用有限元法计算了电机的输出能力、温升和转子强度等关键性能。通过参数化扫描电机的气隙长度和铁心长度,总结了它们对电机性能的影响。计算了电机额定运行时的损耗分布,并设计了机壳水冷回路,通过电磁场和温度场耦合计算,得出了电机的温度分布规律。最后,为了保证电机转子高速运行时的可靠性,计算了转子形变趋势和应力分布,得到了应力随转速的变化规律。结果表明,该电机具有良好的输出性能,并且散热能力好,可以长时间运行。     

采煤机用牵引电机发热与传热耦合研究

采煤机用牵引防爆型水冷电机受安装空间限制,功率密度大、电磁负荷高,发热严重,针对其特殊结构及换热机理,建立了发热和传热耦合模型,给出了水套内外的对流换热系数的确定方法,采用有限体积法对电机的定转子及冷却水套的温度场进行了计算分析。计算结果与试验数据对比证明所建耦合模型可真实模拟电机实际传热机理。结果表明电机转子近似为等温体,气隙的热阻使得其温度远高于定子。而电机定子温度最高处位于上层绕组靠近槽楔处。调整冷却水的流速和水套结构对电机的温度分布有较大影响,适当的水速和水套结构,可达到最小代价获得最佳冷却效果。研究结果可作为采煤机牵引电机热控制及优化设计的理论基础。     

一种新型矿用电机—复合转子异步电机中谐波转矩及附加损耗的分析计算

在上篇谐波磁场三维分析的基础上，对复合转子异步电机中的谐波转矩和附加损耗进行了较详细的分析，提出了实用的计算公式。通过对样机的计算与实测，验证了实用的计算公式。通过对样机的计算与实测，验证了本文计算方法的准确性，最后提出了降低附加损耗，提高电机，性能的各种方法。     

高速内嵌式永磁电动机转子机械强度分析

转子的强度和应力分析是设计高速内嵌式永磁电机的一个重要环节。在电机高速运行时,隔磁桥作为IPM电动机转子结构最容易断裂的部分,主要承受离心力、电磁力以及永磁体吸引力三种力的作用。利用电磁和结构有限元计算,可以分析出隔磁桥和极靴部分的形变和应力分布。提出了一种高效的机械强度分析方法。与传统的有限元法相比,该方法无需进行物理场的切换,计算量大大减少。仿真和实验结果表明该方法实用有效。     

永磁-感应子式混合励磁电机转子油摩损耗

以充油运行永磁-感应子式混合励磁电机为对象,对电机转子油摩损耗进行了研究。根据电机结构特点,将电机中光滑转子与齿槽转子分开考虑,采用不同方法分别计算两部分的油摩损耗。基于流体力学理论,采用流体场数值计算方法,重点分析齿槽转子油摩损耗的影响因素,得到了油摩损耗与电机转速和定子内径的数值关系,揭示了温度对转子油摩损耗的影响规律。样机实验结果与计算结果基本一致,验证了计算方法的有效性。     

实心转子电机参数解析计算的研究

实心转子电机转子参数很难确定,较准确的计算方法是有限元法,但是该方法比较耗时,对计算机硬件要求高。为解决实心转子电机参数计算问题,根据实心转子电机结构特点,建立圆柱坐标系和基于矢量磁位的偏微分方程组,得到了转子参数的解析表达式和曲率效应系数。综合考虑电机饱和影响、涡流效应和端部效应,结合等值电路,得到最大电磁转矩与定子参数和转子阻抗角相关;转子电阻正比于转子材料相对磁导率与转差率之商的平方根。用有限元法求解了电机的空载电流、起动电流和起动转矩,经实验验证,实验结果和计算结果满足工程误差要求,为实心转子电机的转子参数计算提供了参考。     

高速永磁电机转子空气摩擦损耗研究

高速电机旋转速度每分钟数万转甚至高达数十万转,其转子表面的空气摩擦损耗要比普通电机高得多,在总损耗中占有较大比例。转子表面的空气摩擦损耗与电机转速、气隙结构及转子表面粗糙度等多种因素有关,很难通过理论分析和解析方法准确计算。基于3D流体场模型,对高速永磁电机的转子空气摩擦损耗与电机转子转速、表面粗糙度及轴向风速的关系进行了分析,并针对一台额定转速60000r/min的磁悬浮转子高速永磁电机,进行了转子空气摩擦损耗的计算及测试方法研究。通过电机空载试验,根据转子空气摩擦损耗和定子铁耗与电机转速之间的关系,可将空气摩擦损耗从总损耗中分离出来。实验结果和计算值一致,表明基于流体场分析的高速电机转子空气摩擦损耗计算方法是有效的。     

永磁同步电机定转子合装工艺的研究及应用

针对永磁同步电机(PMSM)定转子合装时容易吸附在一起导致定子绕组和轴承擦伤等问题,分析了定转子相吸的具体原因,提出一种简单实用的定转子合装工艺方案,并通过现场试装验证了该方案的可行性。最后将PMSM定转子合装工艺进行了推广应用,不但解决了绕组、轴承擦伤等问题,提升电机装配质量,而且大幅度提升了电机装配效率。     

10 kW超高速永磁电机三维瞬态温度场计算

为了考察电机在装配螺旋槽水冷套时对转子的冷却效果,针对1台功率10 k W、额定转速90 000 r/min的超高速永磁电机,采用有限元方法对电机三维温度场进行了研究,考虑了定子铁损、定子铜损,转子铁损和转子风摩擦损耗的影响。结果表明:定转子小间隙内的空气对转子起到了类似"热密封"的作用,当转子损耗功率较大时,仅依靠螺旋槽水冷套并不能有效地冷却转子,还必需辅以定转子小间隙的强迫空气冷却,以进一步降低转子温度。研究结果为大功率高速永磁电机热设计提供了重要参考依据。     

Reliability testing of electric motors

Several motor failure mechanisms and test methods to determine whether a motor is suitable for extended service are discussed. Application and limitations of these test procedures are described. It is concluded that motor windings fail because the magnetic forces which turn the rotor also cause motion and therefore abrasion in the windings     

永磁同步电梯曳引机转子初始位置检测

以普通增量式光电编码器作为反馈元件的全数字交流伺服系统中,精确测量电机转子磁极初始位置是一个重要的技术难点。提出了一种在静止状态下,快速测量转子初始位置的方法,并将其应用到实际的电梯系统中。实验表明,该方法可靠性好,精度较高,可以满足实际电梯用同步曳引机矢量控制运行的需要,有效解决了永磁同步电机不带绝对位置检测装置下的起动问题。     

电机转子转动惯量的测量

在电机起动的各种性能测试中,电机转子转动惯量的测量是重要的一环。本文介绍了一种让电机运行到一定速度,然后断开电机电源,通过测量在加上和没有加上已知转动惯量的飞轮两种情况下电机的减速速度、时间数据对来测量电机转子转动惯量的一种方法。具体的测量过程用单片机经上位机串口传送数据,在上位机中对数据进行处理。     

高速永磁电机转子风摩耗对温升的影响

高速永磁电机（HSPMM）结构紧凑、功率密度高、散热困难,易使转子永磁体因温度过高而发生不可逆退磁。以一台额定转速为30 000 r/min的HSPMM为例,基于计算流体力学和数值传热学的原理,从工程实际应用的角度,对不同通风量下的转子风摩耗及温升进行计算分析,并与电机温升试验进行对比。研究表明：HSPMM转子风摩耗占总风摩耗比重较大,且该比重随着流量的增加而增加;通风量达到一定值后,电机散热达到平衡,转子风摩耗随着流速的增加而急剧增加,使永磁体温度升高。增加机座水冷后,可以降低通风量,使电机达到理想温升水平。     

旋转变压器/数字转换器在直流电机控制系统中的应用研究

介绍了一种用于直流电机控制的速度、位置检测方法。该方法采用了新型的旋转变压器/数字转换器AD2S1210,将旋转变压器输出的模拟信号转化为数字信号,运用FPGA来读取位置信号和速度信号并将它们存储在相应的地址中。分析了AD2S1210的工作原理,给出了与FPGA的通讯接口方法及程序的流程图。实验结果表明,应用该方法可以精确地检测电机的位置和速度信号,从而实现电机的多闭环精确控制。     

2极中型异步电动机振动产生的原因及处理

结合生产实践,从机械、电磁等方面系统阐述了2极中型异步电动机振动产生的原因,提出了可行的处理方法,如针对刚性转子与挠性转子的特点,提出的不同设计方案;针对滑动轴承电动机,采取控制轴瓦间隙、加强支承刚度解决振动问题等;简要介绍了整机平衡在解决电机振动问题上的应用,为高转速电动机振动的解决提供了有效的手段.     

一种轴向风冷结构对高速永磁电机转子温升的抑制研究

在变频器驱动方式下,高速永磁电机具有较大的转子涡流损耗,由于其转子的散热能力较差,易使永磁体温升较高,而发生不可逆失磁现象。采用机壳水冷结构可以有效地带走电机定子侧的热量,但是对于高速永磁电机的转子部位,水冷结构的冷却效果有限。以一台15 kW、30 000 r/min的高速永磁电机为例,设计了一种风、水混合冷却结构,基于流固耦合的计算方法分析了水速、风向以及不同风道截面积对电机永磁体部位温升的影响,并得出了相对的最优值。与仅采用水冷结构相比,增加该风冷结构可使永磁体温升降低了18.1 K,该结构可对大功率高速永磁电机的冷却系统设计提供一定的参考。     

笼型无刷双馈电机转子导条优化设计

针对笼型无刷双馈电机转子设计方法不完善的问题,从分析笼型无刷双馈电机的内部磁场入手,推导了无刷双馈电机在稳态运行时转子电流的解析表达式,利用迭代法在考虑转子电阻的情况下选择最合适的转子导条截面积,为笼型无刷双馈电机的转子设计提供了理论依据。通过有限元仿真,验证了理论推导的正确性。研究结果不仅有助于在设计时快速计算笼型无刷双馈电机转子电流,也有助于优化转子结构设计。