基于电枢反应补偿原理的新型永磁同步电机

在永磁同步电机调速系统中,电机中电枢反应将引起铁心磁饱和,并进而导致电机的输出转矩随转矩电流增长明显钝化。分析表明造成该现象的主要原因是永磁电机的磁动势平衡机制存在缺陷。本文提出在永磁同步电机转子上增设一套电流可控的交轴励磁绕组,用以补偿电枢反应磁动势的作用,保证负载变化时电机气隙磁场基本维持恒定。这种基于电枢反应补偿原理的新型永磁同步电机突破了磁饱和对电磁转矩的限制,为提高永磁同步电机转矩密度开辟了新途径。文中给出了一台新型电机样机的设计方案。通过有限元仿真,验证了通过补偿电枢反应磁动势提高电机转矩密度的有效性,并分析了该电机带不同负载运行时的转矩、效率特性及其与传统电机的区别。     

分数槽绕组对永磁同步电动机性能的影响分析

理论分析分数槽绕组对永磁同步电机齿谐波电动势、电枢反应磁动势和齿槽转矩的影响。以3相4极永磁同步电机为例,运用Ansoft Maxwell分别建立整数槽绕组电机模型和分数槽绕组电机模型,对电机的电枢反应电动势、气隙磁动势和齿槽转矩进行仿真分析。对比仿真结果验证理论分析的正确性。     

具有切向磁钢的无刷直流电动机电枢反应对最佳换向位置影响的分析

建立了1台用于航空起动发电系统地面实验30 kW切向磁钢无刷直流电机BLDCM的有限元仿真模型。论述了实验电机系统工作在120°电角度导通方式时,理想状态下的最佳控制逻辑。利用有限元模型研究了电枢反应对电机气隙磁场和最佳换向位置的影响,并且结合对有限元仿真结果的计算分析,研究了实验电机电磁转矩及其脉动随电枢电流变化的情况。理论与仿真结果表明:电机通入电枢电流后,最佳换向位置发生变化。当电枢电流较大时,不能忽略电枢反应对最佳换向位置的影响,需要对变换器换向位置角进行调整来适应电枢电流的变化,以获得最大输出转矩和较优的转矩脉动性能。     

一种外转子永磁无刷直流电机电枢反应分析

对电动汽车轮毂直接驱动用外转子永磁无刷直流电动机的电枢反应作了详细分析。通过对电枢槽电流分布的傅立叶分析和静态磁场分析．证明了电枢反应对气隙磁密和电磁转矩的影响可忽略不计。故为电机电磁设计时，把空载工作点的磁通近似看作负载工作点的磁通的结论提供了数值依据。     

环形铁心型有限转角电动机的电枢反应分析

介绍了环形铁心型有限转角电动机的基本结构和工作原理,研究了环形铁心型有限转角电动机电枢反应对电机转矩波动的影响。结果表明,由于环形铁心型有限转角电动机工作原理的特殊性,电机的电枢反应使得其在工作转角范围内转矩随转子位置的变化而变化,即存在转矩波动,并进行了有限元电磁仿真和样机试验验证。     

电动汽车用永磁同步电机直接转矩弱磁控制

通过对电流限定轨迹、转速限定轨迹和负载角限定轨迹的介绍,阐述了电动汽车用埋入式永磁同步电机的弱磁控制过程,有效拓宽了永磁同步电机直接转矩控制系统的调速范围.由于永磁同步电机弱磁是通过电枢反应达到弱磁运行目的的,电枢反应对永磁同步电机的参数有着重要的影响,并且弱磁程度越高,电枢反应越大.因此考虑了永磁同步电机的电枢反应对于电机转子磁链和交直轴电感等参数的影响,对比了不考虑电枢反应时各控制轨迹及弱磁性能.通过MATLAB/SIMULINK实现了考虑电枢反应和不考虑电枢的永磁同步电机直接转矩控制的弱磁控制.仿真结果验证了理论分析的正确性.     

基于Ansoft的新型开关磁阻电机磁路的有限元分析

针对传统开关磁阻电机的输出转矩脉动较大的情况,改进了电机的结构,提出在定子上加入永磁材料,使得电机成为混合励磁电机。通过励磁绕组来改变永磁材料的磁路,并使得其磁路成为轴向磁路,这样使得磁路更短,同时输出转矩更大。运用有限元分析软件Ansoft对新型开关磁阻电机进行了静态特性分析,着重分析了电枢电流、电枢截面积、气隙宽度、永磁体厚度、永磁材料对电机的转矩的影响。计算出电机转矩脉动随电枢电流和永磁体厚度的变化趋势,得到了电机转矩最大条件下的结构参数,对开关磁阻电机的改进具有一定指导意义。     

永磁无刷直流电机负载磁场及其电磁转矩的计算

该文在考虑齿槽影响的前提下，建立了永磁无刷电机电枢反应磁场的解析计算模型，求出永磁电机相绕组的自感和互感。在对水磁无刷直流电机空载气隙磁场和空载相绕组反电动势求解的基础上，结合永磁无刷直流电机主电路的拓扑结构，构造出电机绕组的场路耦合模型，由此计算出电机相绕组电流变化波形。在考虑齿槽影响情况下，计算出永磁电机在任意时刻的电枢反应磁场和负载气隙磁场，进而计算出永磁无刷直流电机产生的瞬时电磁转矩，以便定量分析永磁无刷电机的电磁转短被动和绕组换相引起的转矩被动，为分析永磁无刷直流电机的工作特性和振动噪声提供了可靠的依据。     

基于槽口偏移的永磁同步电动机齿槽转矩抑制

齿槽转矩是永磁电机设计制造中必须考虑的关键问题之一。为了抑制永磁同步电动机的齿槽转矩,采用傅里叶级数的方法对齿槽转矩进行分析,研究了单个槽对应的齿槽转矩与电机总齿槽转矩之间的关系。将电机电枢槽沿着旋转方向划分为偶数组,分析推导了单个电枢槽组对应的齿槽转矩,采用将相邻的电枢槽组设为对应组,通过将一组或者多组电枢槽组的槽口偏移适当角度的方法,使得对应组间齿槽转矩分量互相抵消,从而抑制电机总齿槽转矩特定次数的谐波,削弱总齿槽转矩幅值,并给出了具体偏移角度的公式。以一台12槽8极永磁同步电动机为例,仿真分析结果表明,采用该方法能有效抑制永磁同步电动机总齿槽转矩的基波以及低次数谐波,使得电机齿槽转矩幅值明显下降。     

稀土永磁无刷直流电动机反电势及电磁转矩的计算

用类似直流电机的分析方法，推导了永磁无刷直流电动机的电势和电磁转矩公式，讨论了这种电机的电枢反应，得出空载磁通与负载磁通近似相等的结论。     

关于直流电动机的电枢绕组及电枢电路(一)环流问题

新直流电动机(New DCM)与传统有刷直流电动机(DCM)有相同的电枢绕组,都是分成K个换向单元成封闭形(多边形)接法,与多相交流电动机采取封闭形(多边形)接法的电枢绕组有类似之处但有区别,NewDCM不是一台多相交流电动机,也不是一台多相无刷直流电动机。与典型多边形接法的多相交流电枢绕组闭合回路可能有环流的情况不同,New DCM或DCM为封闭形接法的电枢绕组,闭合回路内不存在环流,不可能产生环流。     

THEORY OF ZERO-SEQUENCE PERFORMANCE IN INDUCTION MACHINES WITHOUT/WITH MULTIPLE ARMATURE REACTION

ABSTRACT

This paper theorizes the zero-sequence pure and impure modes of performance in induction machines without and with multiple armature reaction. The coupled circuit is used to derive the voltage equations and the consequent equivalent circuits. Zero-sequence torque expression that stems from the presented analysis and the evaluation procedure are also given. The paper guides the specialist towards the methods of accentuating or eliminating the zero-sequence operation. The starting troubles caused by zero-sequence currents in delta connection owing to secondary armature reaction is predicted, and calculated after investigation.     

无刷励磁系统谐波电枢反应的仿真与实验研究

对无刷励磁系统的谐波电枢反应进行了理论分析、仿真研究和实验验证,结果表明:谐波电枢反应能影响电机的性能,如电枢电压的波形发生畸变,但不会改变三相电枢电压的相序;增加电枢绕组及铁心的损耗;利用谐波电枢反应,对整流器进行故障监测。     

Characteristics of a brushless and exciterless three-phase synchronous generator with DC exciting system

From the viewpoint of maintenances and constructions, it is desirable that brushless and exciterless type three-phase synchronous generators be made. To meet this requirement, one of the authors devised a brushless and exciterless synchronous generator in which exciting currents flow simultaneously with load currents in armature windings. Thus, generators can be used both as the generators themselves and as the exciters. A generator system has already been reported by one of the authors. In it, the dc stator exciting current flows between the middle points per phase of the double-star armature winding through the rectifiers. However, the winding connection between the armature winding and the rectifiers are complicated. Three sets of rectifiers are needed by the stator excitation. The authors present a generator system by which the electric connection of between the stator armature winding and the rectifier can be simplified, and the number of the rectifiers can be reduced. In this system, the stator is provided with a double-star armature winding having two neutral points. In this paper, first, a circuit constitution and the principle for the brushless and exciterless three-phase synchronous generator are described, and second, the characteristics are elucidated by means of characteristic analysis. Further, the results of the experiments for the generator conducted on the test machine of 2.0 kW are shown.     

理解同步电机理论中“没有交轴电枢反应就没有机电能量转换”论断的五种方法

交轴电枢电流代表交轴电枢反应。交轴电枢电流是空载电势的有功电流;没有交轴电枢反应,就没有电磁功率,更没有机电能量转换。现提供五种理解这一点的方法,分别是:BLI法、磁极相互作用法、磁场扭斜法、有功分量法、功角特性+相量图法。     

直联式矿井提升机械用直流电动机技术

主要介绍了直流电机方案的选定方法和过程,电枢支架和电枢铁心的结构特点和优点,电机VPI绝缘技术,锥套联接的结构特点以及装拆方式;简单介绍了定子结构,换向器结构和刷杆座圈结构。     

改变直流电机换补绕组接线方式以提高其换向性能

通过改变直流电机换向极绕组接线方式,改善了电枢绕组支路电流的不均衡状态及其与换向极磁势的匹配关系.从而改善了换向,减少了由电枢支路电流不均衡而产生的附加损耗,同时又简化了接线。     

永磁无刷直流电动机电枢反应的分析

大功率永磁无刷直流电动机的电枢反应对电机性能影响非常大,不能忽略.本文分析了永磁无刷直流电动机的电枢反应及其对气隙磁场和反电势的影响,指出叠加原理在分析反电势时已不再适用;通过磁场数值分析及实验对比,发现电枢反应使气隙磁场发生的畸变会导致磁路局部饱和,它是影响电机性能的主要因素,并由此提出了在设计中抑制电枢反应q轴分量影响的方法.     

功率电子发电机稳态工况的分析方法

本文提出了功率电子发电机稳态工况分析的一整套方法。其中包括定子电流的近似,转子电流的求解,定子电压的计算等。值得说明的是这些公式及其推导中既包含了时间谐波又包含了空间谐波。此外,文中还就试验电机的计算结果与实验波形进行了比较。