自起动永磁电机最小转矩的时步有限元计算

考虑到起动过程中饱和、谐波及随转速变化的挤流效应等因素对转矩曲线的影响,研究如何从瞬态转矩曲线获取最小转矩数值.首先采用场-路-运动耦合的时步有限元方法得到起动过程的瞬态转矩转速曲线,为了从所获得的转矩随时间以及随转速变化呈现出急剧波动的曲线获得最小转矩的数值,提出了新的数据处理方法,使用该方法经过一次计算即可得最小转...     

自起动永磁电机初始状态对起动冲击电流和冲击转矩的影响

研究了转子初始位置、通电时刻对自起动永磁电机动态起动性能的影响。以一台22kW永磁电机为例,通过理论分析和时步有限元计算揭示了起动冲击转矩、冲击电流与转子初始位置及通电时刻的关系。结果发现,当定子电流非周期分量产生的静止磁场对永磁体磁场产生增磁作用时,可能出现十几倍的起动冲击转矩和冲击电流。通过不同初始状态下的起动电流和转矩的实测分析,验证了该结论的正确性。     

自起动稀土永磁电机断相运行时步有限元分析

为了研究自起动稀土永磁电动机断相后的运行特性,建立了断相运行的场一路一运动直接耦合时步有限元模型.以一台22 kW永磁电机为例,分析了其在30%和50%额定负载下断相前后的定子电流、转矩波动及损耗情况.计算结果表明,在负载转矩保持不变的条件下,断相后定子电流接近断相前的2倍,转矩发生大幅度波动,而总损耗分别增加32%和84%.因此,从减小损耗与转矩波动两方面考虑,自起动稀土永磁电机即使轻载工况下也应尽量避免断相运行.实测数据验证了计算结果的正确性.     

自起动永磁电动机的稳态转矩波动研究

由于自起动永磁电动机定转子双侧开槽、转子带有铸铝鼠笼,所以其谐波磁场比直流无刷电动机复杂.采用场-路-运动耦合的时步有限元方法对其稳态转矩波动现象进行研究,建立两种时步有限元计算模型对稳态转矩曲线进行分析.第一种模型包括转子运动方程,第二种模型不包括转子运动方程.分析表明采用两种模型计算谐波转矩的结果一致.采用第二种模型,通过加载基波或谐波电流,揭示了齿槽转矩、源于定子基波电流的谐波转矩及源于谐波电流的谐波转矩对稳态转矩波动的影响.通过与实测转矩对比验证了计算结果的正确性.     

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.     

绕线转子自起动永磁电机斩波起动控制方法

针对绕线转子自起动永磁电机(WRLS-PMSM)PWM斩波调阻起动控制方法进行研究,通过调节转子绕组回路外串等效电阻,使起动平均转矩始终保持在最大值,改善起动性能。将定转子交流电量和阻抗关系折算到直流斩波控制环节,建立PWM斩波调阻准动态数学模型,推导出斩波占空比与转子等效外串电阻关系;总结输出最大合成异步转矩时的转子外串电阻与转速关系,进而得到斩波控制规律;搭建WRLS-PMSM起动性能实验平台,将WRLS-PMSM转子斩波调阻起动与转子自短路起动、鼠笼转子永磁电机直接起动性能进行对比分析,发现采用实时最大异步转矩输出的转子斩波起动方法能够有效提高永磁电机的起动转矩,抑制起动电流,提高牵入能力。     

自起动永磁同步电动机齿槽转矩的研究

永磁电机中永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用,产生齿槽转矩,引起电机振动和噪声.该文提出了一种针对自起动永磁同步电动机的解析分析方法,得到了齿槽转矩的解析表达式.基于所导出的表达式,根据产生机理的不同,将齿槽转矩各分量分为4类,对各类齿槽转矩的特点进行了分析,并研究了斜槽对各类齿槽转矩的影响,研究表明：与表面式永磁电机不同的是,在自起动永磁同步电动机中采用斜槽的方法不能消除所有的齿槽转矩.     

永磁电机铁心损耗的时步有限元时空离散策略

永磁同步电机运行时铁心损耗分布不均匀,在利用时步有限元进行计算时,空间离散密度的选取将对其计算精度造成影响。因此,首先利用时步有限元方法求得电机铁心中损耗的分布曲面,在此基础上通过插值计算的方法对该曲面不同离散情况下的误差进行预测分析,得出损耗误差随离散密度的变化规律,并针对转子涡流损耗计算中高次谐波所产生的混叠现象,对时间步长的选取进行了相关讨论;最后通过对比一台55kW永磁同步电机的仿真与实测结果,验证了该方法的合理性。     

自起动永磁电机在转子表层结构不对称条件下的堵转电流

为了研究转子表层磁路结构不对称对永磁电机堵转电流的影响,以一台22kW电机为例,利用时步有限元法,系统分析了计及表层磁路结构不对称及磁路附加饱和条件下的堵转电流特点.分析发现:当转子磁极d轴与某相绕组轴线重合时,该相电流有效值比其他两相高10%左右,且正负半波幅值相差接近10%.进一步揭示了转子表层结构不对称是导致三相堵转电流不对称的主要原因,而永磁体存在引起的附加饱和是导致堵转电流正负半波幅值不等的主要原因.通过堵转电流实测验证了分析的正确性.     

自起动永磁同步电动机堵转饱和效应的时步有限元分析

电动机的堵转电流是反映其起动性能的一项重要指标,对自起动稀土永磁同步电动机的大量实测过程中发现,其三相堵转电流的幅值明显不相等,且随转子堵转位置不同发生变化。本文以现场55kW样机为例,利用时步有限元方法对不同情况下的堵转起动进行计算,通过研究磁通密度的变化与分布,分析转子磁路结构不对称及永磁体引起的饱和对堵转电流的影响,揭示了造成永磁电机三相堵转电流幅值不等的主要原因在于永磁体所引起的饱和对各相磁路作用不均衡,即"堵转饱和效应"所导致。结合现场实测数据,对比转子不同位置、永磁体不同型号下堵转电流的计算结果,说明结论的合理性。     

双闭环永磁同步电机控制系统时步有限元法的研究与应用

近年来，随着永磁同步电机越来越多的用于伺服控制系统当中，对这类电机的动态性能的研究就显得尤为重要。传统的永磁同步电机动态分析是建立在集中参数数学模型的基础上，由于集中参数本身特别是电感参数是随电机运行而变化的，这就给仿真结果带来一定的误差；同时这种模型也无法计及电机铁磁材料的饱和效应、铁心与永磁体中的涡流效应、电枢反应以及定转子槽之间的相互移动等因素对电机动态性能的影响。而电机场路耦合有限元模型可以很好的克服传统模型的不足。本文给出了完整的永磁同步电机场路耦合有限元模型的建立过程，同时将该模型与控制策略相结合，通过对双闭环永磁同步电机控制系统实例计算分析，验证了本文工作的正确性。     

异步起动永磁同步电动机堵转转矩测试方法研究

由于异步起动永磁同步电动机的堵转转矩很难测试,经常造成测试仪器损坏而且测试结果精度不够。本文通过分析异步起动永磁同步电动机的起动过程,提出用反转法测试异步起动永磁同步电动机的堵转转矩,通过试验验证,取得了较好的效果。     

两极异步起动永磁同步电机齿槽转矩的研究

异步起动永磁电机的齿槽转矩会引起转矩和转速的波动,对电机的起动和运行性能产生不利的影响.本文以一台2极1.5 kW的异步起动永磁同步电机为研究对象,分析了异步起动永磁同步电机齿槽转矩的特点,建立了该电机的有限元分析模型,并实验验证了模型的准确性.在此基础上,比较研究了转子闭口槽、定子辅助槽、优化极弧系数和采用不均匀气隙等几种方法对该电机齿槽转矩的削弱效果.     

自起动永磁同步电机起动过程退磁磁场的计算与分析

自起动永磁电机起动过程中的退磁磁场可能导致永磁体的不可逆退磁.为分析退磁磁场产生的原因,建立了计及饱和、涡流等多种因素影响的自起动永磁同步电机起动过程退磁磁场的时步有限元模型,并分项计算了永磁体作用、鼠笼异步电机效应及变频永磁发电机效应的影响.计算结果表明,重载起动时,从低速开始,永磁体内就出现波动变化的退磁磁场,并在接近同步速时退磁效应最明显;而空载起动时,退磁磁场仅波动一次,并在0.5倍同步速附近出现较强的退磁效应.由理论分析可知,在转速较低时,永磁体就存在退磁效应,其磁密呈波动变化的根本原因在于鼠笼异步电机效应与变频发电机效应的共同作用.算例计算结果验证了理论分析的正确性.最后通过实验验证了所提有限元计算方法的有效性.     

基于时步有限元法的永磁无刷直流电机特性仿真

采用时步有限元法对永磁无刷直流电机进行建模并进行仿真。由于在仿真计算过程中考虑到了铁心饱和、电枢反应、涡流、转子位置以及非正弦供电带来的谐波影响等传统方法不能充分考虑的问题，使得仿真结果与实际计算结果非常吻合，从而验证了时步有限元法在电机特性仿真中更具有优越性。     

基于时步有限元法的永磁无刷直流电机特性仿真

采用时步有限元法对永磁无刷直流电机进行建模并进行仿真.由于在仿真计算过程中考虑到了铁心饱和、电枢反应、涡流、转子位置以及非正弦供电带来的谐波影响等传统方法不能充分考虑的问题,使得仿真结果与实际计算结果非常吻合,从而验证了时步有限元法在电机特性仿真中更具有优越性.     

双转子永磁电动机有限元分析

在Maxwell环境下对双转子(对转式)永磁直流电动机进行了有限元分析。得到了电机的静态磁场分布,两个转子电磁转矩及电枢绕组电感参数随电流和转子相对位置变化等静态特性。同时分析了电机动态特性,得到绕组电流、对转的两个转子各自所受的动态电磁转矩以及两个转子的转速随时间变化曲线。改变控制主电路中开关管提前导通角,减小了电磁转矩波动范围。为进一步检验对转结构永磁直流电动机的控制系统和电机优化设计的方案提供了途径。     

少槽永磁直流电动机的有限元分析方法

提出了少槽永磁直流电动机的有限元分析模型。针对少槽电机采用奇数槽的情况,同时计及换向和齿槽效应的影响,按照电刷实际宽度求出线圈换向规律,用运动有限元法计算电机转矩随转子旋转的变化规律。对2台样机进行了计算分析,计算值与试验值的比较证明了本文的分析方法是可行的。     

永磁电机电磁场有限元性能分析系统

介绍了基于有限元法和面向对象技术的永磁电机性能分析系统。该系统在应用有限元法精确计算电机内部电磁场分布的基础上，对永磁直流电机、永磁同步电机和无刷直流电机的运行性能进行了分析，解决了永磁电机电磁场计算中的一些关键问题。该系统面向用户，具有工程实用性，为永磁电机的分析和设计提供了一个有效的分析工具。     

永磁电机有限元时步法的研究与应用

对有限元时步法在永磁电机中的应用进行了研究,阐述了基于二维场路耦合时步法的永磁电机模型。采用一台具有特殊转子磁路结构的永磁电机进行了仿真分析,结合试验结果证明了该模型的正确性并指出利用永磁电机的有限元模型结合控制策略是现代电机及其控制系统仿真的方向。