无刷直流电动机电流波形分析

着重分析无刷直流电动机(BLDCM)电枢电流波形。理论上,由于BLDCM的转子采用永磁体励磁,电机气隙理想磁场为梯形波磁场,当采用方波电压控制时,电枢电流应为方波电流,而实际上电流波形并非方波,其主要原因是由于绕组反电势并非理想梯形波。     

梯形波与正弦波反电势无刷直流电动机特性分析

针对反电势为理想梯形波与理想正弦波的永磁无刷直流电动机,分析了电机在方波驱动120°导通模式下的机械特性、电流波形、换相转矩脉动.推导了反电势为正弦波的无刷直流电动机在方波驱动120°导通模式下的机械特性表达式.通过对这两种电机电流波形的对比分析以及对两者换相电流的数学推导,给出了这两种不同反电势波形的无刷直流电动机在高速和低速时两者电流波形、换相转矩脉动差异的原因.建立了两种电机的仿真模型,仿真结果进一步验证了分析的正确性.实际工程中,无刷直流电动机的反电势波形很难达到理想的梯形波,介于理想梯形波与理想正弦波之间,该研究对无刷直流电动机的设计与控制具有一定的参考意义.     

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.     

永磁无刷直流电动机结构对转矩脉动的影响

转矩脉动是影响永磁无刷直流电动机输出力矩稳定性和精度的主要因素之一。针对永磁无刷直流电动机结构,推导了其气隙磁密与反电势和转矩脉动的关系,分析了反电势波形对转矩脉动的影响,采用Ansys对电机永磁体的不同充磁方式和不同极弧系数条件下的气隙磁密和转矩脉动进行了仿真,得到了电机反电势波形并计算得到转矩脉动系数,对于无刷直流电动机的电磁设计具有较好的指导意义。     

短距集中绕组永磁直线电机空载反电势分析

短距集中绕组双边型永磁无刷直流直线电机制作简单、推力大.其定子绕组的反电势波形对推力影响较大,需要加以分析.通过电磁场有限元仿真,指出电机齿槽结构和磁极宽度对反电势波形的影响.结合一台样机的反电势测试结果,说明采用传统的方波电机控制策略控制这种电机效果欠佳.     

新型十二相梯形波永磁无刷直流发电机

同步电机六相双Y绕组就电机内部而言实质上由十二相30°绕组连接而成。提出永磁同步电机采用十二相梯形波相电势输出,经共阳极连接十二相零式整流电路整流构成永磁无刷直流发电机。利用槽电势星形图分析输出电压特性,得到电枢绕组的设计原则。设计一台2 kW梯形波永磁无刷直流发电机,建立发电机系统场路耦合模型,并进行有限元计算,得到整流二极管导通模态及导通电流特性。样机实验结果与理论及仿真分析一致,表明十二相梯形波永磁无刷直流发电机的整流二极管数目与六相双Y整流电路相同,输出电压脉动相当,但整流二极管平均电流降低一半。     

直槽与斜槽式永磁无刷电动机的有限元分析

说明了斜槽式永磁电机的分段计算法。利用有限元分段计算法,对电枢斜槽结构的电机车用轮毂式永磁无刷直流电动机的空载和负载磁场进行了计算,并由此算出电动机的反电动势随转子位置角的变化波形和反电势系数曲线;对直槽和斜槽式结构的气隙磁密分布、反电势波形和反电势系数作了比较和分析。接着,用磁链法和能量法分别计算了电动机的自感和互感系数,计算结果与实测值对比,说明计算具有较高的精度。     

直流力矩电动机转矩波动测试方法的比较与分析

0引言国标GB10401-89《永磁式直流力矩电动机通用技术条件》,国军标GJB971A-99《永磁式直流力矩电动机通用规范》规定,永磁直流力矩电机转矩波动系数的测试可以用两种方法进行:(1)堵转法。电机正、反方向通以连续堵转电流,圆周四个不同电枢位置测量连续堵转转矩,正、反共八个,在八个数据中找出最大最小转矩点,然后按下式计算转矩波动系数:Kmb=TTmmaaxx- TTmmiinn×100%(1)(2)反电势法。电机安装在稳速转台上,恒速驱动作发电机发电,然后用记录仪记录下电机的反电势波形,从波形中找出电机反电势的最大最小点,其转矩波动系数Kmb按下式计算…     

稀土永磁无刷直流电动机绕组嵌放对磁势的影响

应用于航空航天领域的稀土永磁无刷直流电动机采用多重电枢绕组技术以提高可靠性。采用隔槽嵌放的双绕组电机系统成本高,结构复杂。该文给出双绕组的一种同槽嵌放方式,对双绕组稀土永磁无刷直流电动机在单绕组工作和双绕组工作时,同槽和隔槽嵌放方式的磁势进行了理论分析,结果表明,在磁路饱和的情况下,单绕组工作时同槽嵌放电枢磁势的去磁作用小,而双绕组工作时,隔槽嵌放的电枢磁势去磁作用小;同槽嵌放更适用于冷备份余度模式,隔槽嵌放则宜于热备份余度模式。对电枢磁场、空载磁场、负载磁场和机械特性进行了有限元仿真计算,并对隔槽嵌放样机的机械特性进行了测试,仿真和测试结果验证了理论分析的正确性。     

方波电动机与正弦波电动机

自同步永磁同步电动机按电机定子绕组中加入的电流形式可分为方波电动机和正弦波电动机二类。方波电动机绕组中的电流式方波形电流,分析其工作原理可知,它与有刷直流电动机工作原理完全相同。不同处在于它用电子开关电路和转子位置传感器取代了有刷直流电动机的换向器和电刷,从而实现了直流电动机的无刷化,同时     

永磁安装位置对永磁接触器动态特性的影响

永磁体是永磁接触器的关键组成部件,安装在静铁心或动铁心上会呈现出不同的动态特性.本文基于三维有限元方法,采用耦合电压的方式求得线圈的电流密度,构建位移-电流-电磁力三者关系,据此对分合闸动态过程进行了仿真和实验研究.结果表明,永磁体两种不同安装位置对永磁接触器合闸过程的动态特性影响较小;而永磁体安装在动铁心上,分闸时通电线圈与永磁体间会出现短暂的斥力,分闸时间要明显短于永磁体安装在静铁心上.本文工作为永磁接触器的永磁安装位置的选择提供了科学依据.     

基于查表法的电励磁双凸极电机建模研究

为了研究电励磁双凸极电机(DSEM)的控制策略,必须建立精确控制模型。DSEM定转子均为双凸极结构,存在明显的边缘效应和高度的局部饱和现象,其磁链和转矩均为电枢电流、励磁电流及转子位置角的非线性函数,难以采用常规方法建立精确控制模型。在深入分析电机电磁特性的基础上,通过有限元仿真分别建立磁链与转矩关于电流与转子位置角关系的数据表。采用Simulink三维查表法,分别对DSEM磁链函数和转矩函数进行建模,并与电压方程一起构成DSEM仿真模型。针对模型各个环节进行了分析验证,以励磁绕组滞环斩波空载反电动势及电枢电流采用不对称控制策略为例,将仿真结果与有限元仿真及试验结果进行了对比,验证了所建模型的精确性、有效性及建模方法的可行性。     

内置式永磁同步电机电感参数的研究

分析了永磁体磁势和电枢磁势共同作用时内置式永磁同步电机的电感特性,基于交流静态法,提出了一种改进的测量内置式永磁同步电机定子自感和互感以及交直轴电感的方法。为了考虑饱和和交叉耦合效应对电感参数的影响,该方法首先根据所测电压和电流数据计算出不同转子位置和电流下的磁链,然后根据磁链计算出电机自感和互感以及交直轴电感参数,并应用该方法进行了实测研究。结果表明,实测结果与有限元分析结果吻合较好,验证了该方法的可行性和有效性。     

直流电机的磁振动

用数学方法分析了直流电机各种参数与引起定子和电枢振动的磁力大小之间的关系,探讨了不同电机结构下作用于磁极上的磁力和弯曲转矩的大小,分析了每极槽数不同时的机座的振型。最后,论述了旋转磁拉力引起的转子振动。     

十二相同步电机空载特性及其绕组参数计算

针对凸极式同步推进电机的空载特性及其绕组参数与电机结构、定转子齿槽、磁场饱和等紧密相关的问题,分析了在不同励磁电流下同步推进电机相反电势的数值计算方法,提出了采用电机磁场能量微动法计算相绕组的参数,并对一台十二相同步推进电机的绕组参数及其空载特性进行了计算和测量。结果表明,提出的方法适用于分析多相同步推进电机的空载特性和绕组参数。     

混合励磁磁通切换直线磁悬浮电动机电磁力的有限元计算

研究了用于磁悬浮列车牵引系统的混合励磁磁通切换直线磁悬浮电动机(HEFSLMSM)。该电动机的永磁体、励磁绕组以及电枢绕组均位于初级短动子上,而次级长定子仅由导磁铁心构成,适合于长定子磁悬浮列车的应用场合,结构简单、价格低廉、坚固耐用,可大大降低系统成本。通过研究HEFSLMSM磁悬浮运行原理,建立HEFSLMSM的磁链方程、电压方程,并且根据磁链方程和电压方程推导出磁悬浮力和电磁推力的数学模型。对电动机静态特性以及电磁力进行有限元计算,结果验证了该电动机磁悬浮运行的可行性。     

Use of permeance-based air-gap flux density analysis in the development of a synchronous generator model

The magnetic flux inside a synchronous generator is regarded as a characteristic that dominates a generator operation. This paper develops a simple model of a synchronous generator by which it is possible to easily estimate an air-gap flux as well as electrical characteristics. The air-gap flux density can be related to a permeance and a magnetomotive force (mmf) along its magnetic path by the Ampere's laws. These relations are used in this paper. We estimate the distribution of the permeance along the air-gap and the mmf profiles of the stator and the rotor of a 6 kVA scaled-down tested synchronous generator. From these estimated profiles, the relations among the air-gap flux, field current, and armature current are represented by a linear equation system. Consequently, the static electrical and magnetic characteristics of a synchronous generator can be estimated by giving only field exciting voltage and load impedance. The distributions of the air-gap flux density and waveforms of the field and armature currents are simulated for various unbalanced-load conditions. The simulated results well agree with experimental ones not only for fundamental components but also for higher harmonic components. Therefore, our method, based on the permeance profile, is available to calculate the static characteristics of synchronous generators.     

考虑定子齿结构的行波超声波电机接触摩擦模型

本文分析了定子的振动、定转子的法向接触和切向摩擦,考虑了定子齿结构,采用解析法建立了环形行波超声波电机定转子接触摩擦模型。基于所建立的模型,分析了定子表面质点与转子间的接触时间和切向摩擦力以及电机的转矩-转速特性。此外,也对考虑定子齿结构和忽略定子齿结构的模型计算结果进行对比,结果显示,在相同的预压力下,考虑定子齿结构时,定子表面质点与转子的接触时间比忽略定子齿结构时要长,而且转矩-转速特性的计算结果要低于忽略定子齿结构时的计算结果。最后,将理论计算结果与实验结果进行了对比,考虑定子齿结构时的计算结果比忽略定子齿结构时更接近实验值,说明考虑定子齿结构的接触摩擦模型能准确地反映定转子间的接触和摩擦特性。     

异步起动永磁同步电机非正常工况退磁分析

为了研究异步起动永磁同步电机非正常工况运行时的退磁磁场对永磁体的影响,通过建立有限元模型,计算分析了包括三相突然短路、缺相运行、过载运行、降电压运行、失步运行和堵转运行6种常见非正常工况运行时定子电流、转速和永磁体工作点磁密的变化。结果表明,起动过程电流均大于非正常工况运行时的冲击电流,直接影响了作用在永磁体上的去磁磁动势,定、转子合成磁动势作用在永磁体上,将使得永磁体工作点磁密最小,退磁风险最大。当电机在同步状态运行时,永磁体工作点磁密为恒定的值;当电机在失步状态运行时,转子导条产生感应电流,定子电流和转子导条电流产生的合成磁场使永磁体工作点磁密做周期性波动。     

Brushless self-excited three-phase synchronous generator without exciter

This paper describes principles together with analytic and experimental studies of an exciterless, brushless, and self-excited three-phase synchronous generator which was devised by authors. Since traditional brushless and dc self-excited three-phase synchronous generators without exciter did not have the self-exciting function by series characteristic component proportional to the load current inside the generator, they need auto-voltage regulating equipment or a transformer with three windings and condensers to obtain constant voltage characteristics. It also has the following problem in the case of two-pole traditional generator: oscillatory tension is generated at the shaft of the rotor caused by the magnetic force between magnetic poles of stator and rotor windings, and it causes mechanical vibration and noise. This paper proposes a new brushless and self-excited three-phase generator solving the aforementioned problems: the ratio of poles of the windings for providing power to load (armature and field windings) to the windings for supplying exciting power (stator and rotor exciting windings) is 1 to 5. Then oscillatory tension does not generate theoretically. Furthermore, a self-exciting three-phase generator using the 5th-harmonic component of armature reaction which makes series characteristic component proportional to the load current, currently is available. In this paper, the winding construction, the electric circuit, and the principle of the aforementioned generator are described, and the experimental results of the trial-produced generator show that the three-phase terminal voltage waveforms are almost sinusoidal and also balanced, and the voltage can be kept almost constant for the change of load. This generator has high reliability because of its simple construction.