基于三相全桥电路控制的开关磁阻电机铁耗计算

基于三相全桥电路控制的开关磁阻电机为双凸极铁心结构,采用脉冲式电源供电,铁心磁密波形严重非正弦,且不同铁心部分的磁密特征有明显差异,增加了开关磁阻电机的铁耗计算难度,为此提出一种考虑直流偏置和小磁滞回环影响的开关磁阻电机铁耗计算方法。     

双极性分块转子开关磁阻电机

针对单极性励磁时四相8/6结构分块转子开关磁阻电机的定子磁通冲突问题,把双极性励磁方法应用于四相8/6结构分块转子开关磁阻电机,基于2D有限元建立双极性分块转子开关磁阻电机的场路耦合模型,计算双极性分块转子开关磁阻电机的电流、转矩及铜耗,并在(r,θ)坐标系中细致描述定子铁心和转子铁心特征区域的磁密周期性变化规律,最后应用双频法分离铁损获得铁心的涡流损耗和磁滞损耗.计算结果表明,与同等双极性励磁的8/6结构双极性普通开关磁阻电机相比,8/6结构双极性分块转子开关磁阻电机的转矩脉动大,但铜耗减小约32%,铁耗减小约35%.     

角度位置控制时开关磁阻电动机的磁通波形及损耗计算

对开关磁阻电动机的磁场进行了分析,得到了电机铁心各部分的磁通密度波形及变化规律.在磁场分析所得数据的基础上,对磁密波形进行了傅里叶级数分解,把非正弦磁密波形分解和转化为一系列不同频率的正弦波形,由此计算出开关磁阻电动机铁损中的涡流损耗与磁滞损耗,并在传统数学模型分析的基础上加上了修正因子.最后对一台2.2 kW的开关磁阻电动机进行了铁耗和其它损耗计算,比较了电机磁场的谐波含量对铁心损耗的影响,为减少开关磁阻电动机铁心损耗、提高电机的效率及优化设计提供了理论基础.     

基于直接场-路耦合有限元分析的SR电动机铁耗计算

开关磁阻电动机(SRM)的磁场是一种多频率、非正弦、非均匀分布的动态磁场,对磁场与铁耗的分析难度较大,但也是电机设计和性能预测的重要依据.通过建立二维场一路耦合有限元模型对电机磁场进行数值分析,在此基础上根据磁场分布的特点,提出了将电机铁心划分成若干个子区域,由各区域磁密波形结合谐波分析计算电机铁耗的方法,最后测量了一台三相、12/8极、SR电动机在不同转速下的铁耗,并与计算结果进行了比较,证明了方法的正确性.     

变频供电条件下感应电机空载铁耗分布特点及其精细化分析

变频供电条件下电源谐波与电机内部谐波共同作用下损耗产生机理及分布特点更为复杂,使得电机铁耗准确计算及精细化分析对于高效变频电机设计至关重要。以一台5.5 k W变频感应电机为例,分析了变频供电时电机定转子主要位置磁密变化情况;为了准确计算铁耗,提出一种损耗系数随磁密幅值和频率变化的两项式分段变系数铁耗模型,该模型在经典两项式常系数铁耗模型基础上引入两个附加磁密项,用于考虑非线性特性及谐波磁场对磁滞和涡流损耗的影响;进一步利用该模型对变频供电时电机铁耗进行了精细化分析,揭示了定转子铁心磁滞和涡流损耗的分布规律,并获得了谐波磁场在定转子铁心产生附加铁耗的变化特点。通过对不同电压及开关频率下的空载铁耗进行实测对比,验证了文中模型及分析结果正确性。文中研究成果可为高效变频电机设计提供重要理论支撑。     

开关磁阻电机铁损的双频法有限元计算研究

文中对1台三相12/8结构开关磁阻电机进行了四分之一域的二维(2D)电磁场有限元分析,得到了大小和方向都随时间变化的铁心磁密矢量的X和Y分量,从而更细致地描述了电机铁心各单元磁密随时间(转子位置角度)的变化周期和规律。在无需知道电机铁心材料的损耗系数(即涡流修正因子和局部磁滞回线因子)的情况下,以磁密的计算信息和铁心材料单位体积的铁损密度数据为基础,通过双频法分离出铁损中的涡流损耗和磁滞损耗,再用频率分解法和最大磁密法分别计算这2种损耗,并对占电机铁心铁损较大比例的涡流损耗进行了离散傅里叶分解,比较各次谐波分量对铁损的影响。由间接法计算出铁损的实验值,近似地分离了铁损和杂散损耗,实验验证了该铁损计算方法的准确性。     

开关磁阻电机磁通波形与铁耗计算

对开关磁阻电机的磁通波形进行了分析,得到了电机各部分平均磁通的数学表达式;然后对平均磁密波形进行傅里叶级数分解,把非正弦磁密波形分解和转化为一系列不同频率的正弦磁密波形。对于磁滞损耗,采用考虑了小滞环的磁滞损耗计算数学模型进行计算。对于涡流损耗,在采用传统正弦磁通波形计算公式的基础上,加上涡流损耗修正因子计算。最后对一台6/4结构的开关磁阻电机进行了铁耗计算,同时将计算结果与采用有限元法的结果进行了比较,验证了该方法的正确性。     

开关磁阻电机磁通波形与铁耗计算

对开关磁阻电机的磁通波形进行了分析。得到了电机各部分平均磁通的数学表达式；然后对平均磁密波形进行傅里叶级数分解，把非正弦磁密波形分解和转化为一系列不同频率的正弦磁密波形。对于磁滞损耗，采用考虑了小滞环的磁滞损耗计算数学模型进行计算。对于涡流损耗，在采用传统正弦磁通波形计算公式的基础上，加上涡流损耗修正因子计算。最后对一台6／4结构的开关磁阻电机进行了铁耗计算，同时将计算结果与采用有限元法的结果进行了比较。验证了该方法的正确性。     

双极性励磁双通道开关磁阻电机的电磁性能研究

在分析双通道开关磁阻电机单极性不对称励磁方式时不同通道间相邻相互感作用的基础上,提出双极性增磁和双极性弱磁两种双通道开关磁阻电机励磁方法,并说明基本工作原理。基于场路耦合有限元模型分析单极性不对称励磁、双极性弱磁和双极性增磁励磁方式时双通道开关磁阻电机的磁场特性,求解三种不同励磁方式时双通道开关磁阻电机的电流、转矩、铜耗和铁耗等电磁性能并进行了对比分析。研究结果表明,双极性弱磁和增磁励磁控制时,比双通道开关磁阻电机单极性励磁时输出对称性好,且单位铁耗下输出功率大,综合比较,双极性弱磁控制时双通道开关磁阻电机性能最优。     

高速开关磁阻电动机用非晶定子铁心及磁性能

为了分析非晶电机铁心磁特性及其对开关磁阻电动机性能影响,分别用叠块法和冲片法试制了800W,35000r/min高速开关磁阻电动机用非晶定子铁心并测试其磁特性,将具有非晶叠块定子铁心的电机静态性能和负载运行性能与硅钢电机做了对比测试。结果表明,非晶合金铁心具有高磁导率、低损耗特性,但受材料性能及加工过程影响,其饱和磁密及叠压系数均低于硅钢铁心。非晶铁心可提高开关磁阻电动机在高频下的相电感峰值,并显著降低电机在高速运转条件下铁心损耗及温升。该研究结果可为高效、高速非晶开关磁阻电动机设计和优化提供参考。     

潜油永磁同步电机铁耗分析与计算

以潜油永磁同步电机为载体,基于磁密谐波以及旋转磁化分析电机铁耗,通过有限元计算得到两种模型在不同速度下的铁心损耗,并通过实验对电机模型进行了验证,结果表明电机损耗计算考虑磁密谐波以及旋转磁化的影响更接近于测量值。在计算类似潜油永磁同步电机铁耗时用2号铁耗模型计算。     

开关磁阻电机定子铁损分布的时步有限元分析

以一台5.5 kW,12/8结构开关磁阻电机做为研究对象,结合转速电流双闭环驱动电路,建立二维瞬态电磁场-控制电路耦合计算模型,基于电磁场理论,采用时步有限元法,对不同负载转矩下的定子铁心损耗和磁密进行计算和分析。通过所建转速电流双闭环驱动电路,对比分析传统开环驱动电路在不同负载情况下开关磁阻电机定子铁心的磁密和损耗变化规律,研究电机在额定负载情况下,定子铁心不同区域的损耗的变化规律,结果表明在额定工况下,定子齿顶部分的铁心损耗密度最大,远大于其他3个定子所分区域,但定子齿顶部分的铁心损耗占定子铁心总损耗最少。开关磁阻电机在其他3种工况运行时,定子各区域分布规律与额定工况时相同。最后通过样机实验,将实验测量值与计算值进行对比,验证了计算方法的正确性。     

高速动车组三相异步牵引电机损耗分析与计算*

基于麦克斯韦电磁理论,建立电机有限元电磁场分析模型,得到电机磁场强度分布云图,通过分析电机齿部和轭部典型位置磁密径向、切向磁密波形,求取其磁密幅值。基于Bertotti铁耗分离理论,计算了某高速动车组牵引电机铁心损耗,同时分析了电机的铜耗和机械损耗。     

不同励磁方式双通道开关磁阻电机的电磁性能分析

在分析了单极性不对称励磁方式时双通道开关磁阻电机的不同通道间相邻相互感作用的基础上,提出了双极性增磁和双极性弱磁两种新的双通道开关磁阻电机励磁方法,并介绍了其基本原理。基于场路耦合有限元模型分析了单极性不对称励磁、双极性增磁和双极性弱磁三种不同励磁方式时双通道开关磁阻电机的磁场特性,对比了三种不同励磁方式时双通道开关磁阻电机的电流,转矩,铜耗等电磁性能,并通过双频法分离铁心损耗获得三种励磁方式时电机铁心的涡流损耗和磁滞损耗,由此得到了三种励磁方式时双通道开关磁阻电机的电磁性能。     

电动汽车驱动非晶开关磁阻电机静态测试与性能仿真

试制了1台8 k W电动汽车驱动非晶开关磁阻电机(SRM),并对其进行了静态性能测试。使用有限元方法对电机在低速大扭矩及高速小扭矩共计4种工况下的铁耗、铜耗、扭矩和效率等性能进行了仿真计算。结果表明,相对于硅钢,非晶合金的高磁导率特性可有效保持SRM在高频激励条件下的相电感值;非晶合金的低损耗特性可有效降低电机铁耗值,尤其在铁耗为电机主要损耗的高速小扭矩工况下,可显著提升电机效率(3%~9%)。然而,非晶合金的饱和磁密较低,非晶电机的磁链-电流曲线相对于硅钢电机会有区别,应在其工作磁密、结构尺寸及控制参数上进行调整和优化以获得最佳性能。     

定子开口槽相对槽宽(bs1/t1)设计参数分析

根据电机气隙磁密、齿磁密等分布的相对合理性,以及电机铁心体积最小及定子槽中铜耗、齿部基本铁耗以及附加铁耗的总和最小的原则,分析定子开口槽相对槽宽bs1/t1的合理范围.     

混合定子铁心再制造电机三维温度场分析

针对混合定子铁心再制造电机的温度场计算问题,依据热传导及有限元理论方法,采用等效热网路法和有限元仿真法计算了再制造电机的三维温度场。分析了混合定子铁心磁密轴向分布情况,提出一种混合定子铁心铁耗的精确计算方法,计算得到混合定子不同材料段铁耗;建立了混合定子铁心再制造电机热网络模型,利用等效热网络法计算得到节点温度;计算了混合定子铁心轴向生热率,利用定子铁心按损耗分布加载的精确温度场仿真方法对再制造电机和原电机的温度场分布进行研究,得到了再制造电机的温度分布规律,并分析了原因。制造了混合定子铁心再制造电机样机并进行了温升实验,验证了计算结果的正确性。     

深海用永磁同步电机硅钢片磁特性及铁损研究

磁特性是反映硅钢片性能的一个重要指标.在深海用电机中,定子铁心承受巨大的深海应力,硅钢片的磁特性将发生变化,导致电机铁耗发生变化.针对深海用电机定子硅钢片磁特性发生变化而导致电机铁耗发生变化的问题,通过有限元方法计算定子铁心在不同压强下的应力分布,计算结果与电磁场耦合,计算了不同压强下定子的铁心损耗.通过实验,测试了硅...     

开关磁阻电机的损耗针算

损耗计算是研究电机效率的基础。本文讨论了开关磁阻电机铜耗、铁耗、机械损耗和杂散损耗的计算方法，给出了适于解析计算的各种损耗计算公式，为设计开关磁阻电机时估算效率提供了条件。     

宽转子无轴承开关磁阻电机的计及磁饱和径向力模型

针对无轴承开关磁阻电机现有的基于无磁饱和假设的数学模型只适用于未磁饱和工况的缺点,为宽转子单绕组无轴承开关磁阻电机建立了一种可以计及磁饱和影响的全周期径向力数学模型。首先依据该电机的磁场有限元分析结果,基于麦克斯韦应力法求出了径向力关于气隙磁密的表达式;然后对铁心材料的非线性磁化特性进行拟合,再根据该电机的等效磁路计算了计及磁饱和影响的气隙磁密;之后建立了该电机的径向力模型,并在对比分析了边缘气隙磁密和主气隙磁密对径向力的影响后,对所建径向力模型进行简化,以减小计算量和复杂度。最后利用三维有限元分析进行验证,结果表明所建径向力模型对该电机未磁饱和、部分磁饱和以及完全磁饱和工况均适用。计及磁饱和的全周期径向力模型的建立,可以为电机运行特性分析、本体优化设计以及控制策略研究提供更准确的理论参考。