发电机偏心故障的机电多重特征分析

详细分析了发电机发生气隙偏心故障时定子绕组并联支路的环流特征。首先推导了发电机正常运行时定子绕组并联支路间电压差的表达式,然后通过分析气隙静偏心和动偏心时各参数的变化得到了定子绕组并联支路的环流特性,从而得到了偏心故障的机电多重特征。实测的SDF-9型故障模拟发电机数据与理论分析结果基本吻合,揭示了气隙偏心的机械故障与发电机电气特征之间的关系,指出发电机的电流特征也可作为诊断发电机机械故障的依据。     

发电机转子倾斜偏心对绕组相电流的影响

分析了发电机转子倾斜偏心故障前后的定子绕组相电流,推导出正常情况和转子倾斜偏心故障下的气隙磁通密度,得到定子绕组相电流的解析表达式。利用有限元仿真软件建立发电机故障前后的三维模型,对相电流进行了求解计算。在模拟发电机上进行了实测,三者所得结果基本吻合。结果表明：相电流在正常和转子倾斜偏心情况下仅具有50、150 Hz等奇次倍频成分;随着转子倾斜偏心程度增加,无论是单端转子倾斜偏心故障还是双端转子倾斜偏心故障,相电流的50、150 Hz倍频成分幅值都将增大;在倾斜偏心程度相同情况下,相对于双端转子倾斜偏心故障,单端转子倾斜偏心故障显著增加了相电流的50、150 Hz倍频成分幅值。     

电磁齿轮转矩特性的分析与仿真

分析了气隙变化、加载电流大小、爪极和主从动轮夹角等对电磁齿轮转矩的影响。ANSYS仿真结果表明,转矩随工作气隙厚度的增加而几何级数减小;随齿轮内部径向气隙减小而线性增加和随爪极间周向气隙增大而增大;随加载电流的增加而增加,但当达到爪极的磁饱和后不再增加;随爪极对数的增加,最大转矩迅速减小;随长径比的增加而减小;在爪极前半部分,转矩随着爪极厚度的增加而增加,而在后半部分,随爪极厚度的增加而减小;随主、从动轮之间夹角的增大而增大,且呈现近似正弦的规律。     

三轴环板式永磁齿轮气隙磁场及转矩计算

利用标量磁位法获得了三轴环板式永磁齿轮（Triple-shaft Ring-plate Magnet Gear,TRMG）的气隙磁场数理模型,根据磁场叠加原理建立了内、外永磁圈间气隙磁场及其相应的电磁转矩模型;由于所有计算均基于TRMG的平面磁场建立,因此,所建模型与二维有限元结果间具有较高的准确度（误差≤5%）;其计算速度远快于三维有限元法,且与二维及三维有限元分析具有较好的吻合度与趋势性,验证了所建模型的准确性,可适用于三轴以上的多轴环板式永磁齿轮的磁场分析与结构动力学计算。     

异步电动机气隙偏心的综合故障诊断

异步电动机气隙偏心故障的诊断是一个重要课题。本文提出了一种基于不平衡磁拉力频谱分析的气隙偏心故障诊断方法,通过诊断不平衡磁拉力频谱图中的2f1分量来诊断静态偏心故障,通过(1-s)f1、(1+s)f1的分量来诊断动态偏心故障。有限元仿真的结果验证了上述结论。     

调制式永磁齿轮气隙磁场及转矩分析计算

针对有限元法(Finite element method,FEM)计算调制式永磁齿轮的气隙磁场及转矩时,计算机资源占用率过高且结构参数优化周期较长等缺点,采用"场"、"路"结合的分析方法,建立适于计算机建模的气隙磁场及转矩的数学解析模型。根据恒定磁场中的标量磁位理论,通过求解不同边界条件下的微分方程,获得调制式永磁齿轮中高速永磁圈在无调磁环状况下的气隙磁场数理模型;将引入调磁环后所产生的调制效应表示为等效磁路中的气隙磁导,进而获得调制函数,并以此建立高速永磁圈在有调磁环状况下的气隙磁场数理模型;再将低速永磁圈中的永磁体等效为电流模型,并根据电流在磁场中所受的洛仑兹力进行转矩建模。经算例计算表明,所建模型与FEM计算精度相当,但速度更快,且适于计算机程序化,易于实现调制式永磁齿轮的结构参数分析与优化。     

大位移角振动台的气隙磁场动静态特性分析

针对电机驱动式角振动台气隙磁场不均匀和输出大位移时波形失真大的问题,提出了一种径向磁通磁路结构的大位移角振动台,对其气隙磁场动静态特性进行优化分析。基于等效磁化强度法,在极坐标系下建立气隙磁感应强度的解析表达式,通过有限元法验证该方法的有效性,进一步分析了永磁体厚度、永磁体扇形角及气隙厚度对静态气隙磁场的影响规律;通过瞬态有限元法仿真分析了0.01、0.1和1 Hz 3个频率点上外磁环固定不动而永磁体和内磁芯转动的气隙磁场动态特性,定量分析了相对运动对气隙磁感应强度的影响规律;将优化后的磁路参数用于大位移角振动台样机中,测试结果表明,气隙平均磁感应强度及其分布规律和理论计算结果相吻合;研究方法对角振动台径向磁通磁路的理论分析与优化设计具有重要意义。     

某种永磁同步发电机直接转矩控制系统设计

依据二维弹道修正原理,提出修正舵机中永磁同步发电机直接转矩控制方法,针对d-q坐标系下的永磁同步电机模型,研究了永磁同步电机直接转矩控制方案。结果表明,修正舵机中发电机直接转矩控制系统输出转矩能够达到高速旋转弹的修正效果。     

汽车发电机电磁噪声改善实例

电磁噪声是汽车发电机普遍存在而又很难控制的问题。本文通过对一款12V／80A汽车发电机电磁噪声问题的整改实例,分析了电磁噪声的来源分类,并将业界广泛认同的理论成果循序渐进的应用于电机噪声的实际改善过程中,总结出了从电机设计生产的角度解决汽车发电机电磁噪声问题的一般方法。     

相同转矩电流下的交流电机电磁转矩比较研究

对三相异步电机在不同磁场定向下及六相异步电机在梯形波相电流驱动下的电磁转矩进行了比较分析.比较了两种异步电机在突加相同转矩电流情况下的电磁转矩响应曲线.仿真和实验结果验证了六相异步电机比三相异步电机电磁转矩脉动频率高,幅值小,稳定性强以及相同转矩电流下产生电磁转矩高的特点.     

转子静偏心时异步电机径向力特性分析

针对异步电机转子静偏心时产生的径向力引起的电机振动和噪声问题,通过有限元软件,采用近似解析法和电磁场数值解相结合的方式,对异步电机的径向力的特性进行了分析.首先,通过麦克斯韦应力求解公式推导出了异步电机转子静偏心时主要径向力的阶次和频率分布;然后利用ANSYS有限元软件求解了异步电机转子静偏心时电机气隙磁场的分布情况,最后利用Matlab结合电机径向力计算公式得出了此时电机径向力的分布特性,结合时空傅里叶分解得到了电机转子静偏心时径向力频率、阶次和幅值的分布情况.研究结果表明,该理论算法与有限元算法相结合的计算方式对异步电机转子静偏心时径向电磁力的分布做出了较为准确的分析.     

空气静压电主轴径向止推联合轴承承载特性

针对高速电主轴转子与径向止推联合气体轴承之间流场结构,建立径向止推联合气体轴承气膜三维仿真模型,并运用CFD方法对模型进行了数值求解,将径向止推联合气体轴承与单独径向气体轴承的仿真结果进行对比分析,研究两者的径向承载特性。结果表明,径向止推联合气体轴承的径向承载力和径向刚度,在静态条件下要比单独径向轴承低,只有在高转速和大偏心率的情况下,才接近甚至超过单独径向气体轴承。在理论与仿真分析结果的基础上,测试电主轴的径向承载力并与仿真结果进行对比分析,结果表明实验曲线与仿真曲线符合较好,验证了仿真方法及结果的正确性。     

基于子域法的双励磁双调制轴向式磁场调制永磁齿轮磁场分析

轴向式磁场调制永磁齿轮(AFMPMG)存在轴向及切向漏磁严重及转矩密度偏低等问题。在AFMPMG基础上引入了一个外调磁环,使之构成一种双励磁、双调制的AFMPMG(DEM-AFMPMG)结构,由于DEM-AFMPMG低速永磁转子夹在内、外两个调磁环之间,因此可将AFMPMG轴向及切向漏磁通转化成有用谐波,从而增大DEM-AFMPMG输出转矩及转矩密度。虽然3D有限元法计及了永磁齿轮端部漏磁,具有计算精度高等优点,但同时也使计算机资源占用率过高且结构参数优化周期较长,针对此,提出了一种基于子域法的计算DEM-AFMPMG气隙磁场及电磁转矩数学模型,该方法可将3D模型等效为2D模型,但包括了3D模型的所有因素。算例计算结果表明,基于子域法模型的计算精度与3D有限元法的计算精度相当(气隙磁通密度及电磁转矩的计算误差均不大于5%,转矩密度的计算误差不大于1.5%),但子域法模型计算速度更快,且易于实现计算机程序化,更有利于DEM-AFMPMG的结构参数分析与优化。     

大振幅电磁振动机械的电磁分析

大振幅电磁振动机械是运行在机电共振状态并能实现大振动位移的振动系统,分析大振幅电磁振动机械的电磁关系是对电磁振动机械进行结构参数优化设计的基础。为了获得大振幅电磁振动机械的电磁物理关系,依据大振幅电磁振动机械的磁路模型,利用等效磁路分析方法,详细推导了气隙磁通与电流的关系、电磁力和电流有效值,最后验证了等效磁路分析方法的正确性。     

基于场路耦合法的大型异步电机气隙磁场研究

电机气隙谐波磁场影响电机的转矩特性、附加损耗和振动噪声等,准确计算电机电磁场尤其是气隙磁场的分布显得尤为重要.利用ANSYS软件,基于场路耦合法,建立大型异步电机电磁场场路耦合分析模型,通过对大型异步电机的电磁场进行计算,得出样机在不同运行状态下的磁力线分布图.在此基础上,分析空载和额定运行状态时电机的气隙谐波磁场,研究电机气隙磁场谐波成分与电机开槽和电机负载的关系,为大型异步电机性能的优化提供理论依据.     

新能源汽车发电机温升问题改进

针对新能源汽车发电机过温引起的功率下降现象进行分析,并提出改进方案。提升了发电机的输出扭矩,满足整车性能需求。     

齿轮系统的拍击振动分析模型

在考虑主动轴驱动转矩波动及齿轮副齿侧间隙的情况下，建立了单间隙齿轮系统拍击振动分析的集中质量模型，该模型具有3个转动自由度。利用碰撞动力学原理给出了齿轮副相互碰撞前后的速度映射关系。计算结果表明，当激励幅值较小时，齿轮副处于齿面啮合状态，系统表现为与激励周期相同的单周期振动；当激励幅值较大时，齿轮系统表现为时而齿面啮合、时而脱啮碰撞状态且无规律，为典型的混沌状态；当激励幅值很大时，齿轮系统处于非正常啮合状态且脱啮碰撞，系统呈周期或拟周期振动。     

基于应变测量的动-静扭矩传感方法研究

在轴间串接扭矩传感器开展扭矩测量会因负载效应导致扭矩测量精度降低,且常用的扭矩传感器仅能测试静态扭矩或动态扭矩。为兼顾静态扭矩和动态扭矩的高精度测量,提出一种基于应变测量的动-静扭矩传感方法,首先建立扭转轴的扭转变形力学模型,推导了扭转角随扭矩的变化关系,结合有限元仿真研究了扭转轴的应变分布规律,确定应变片布片位置,通过将应变片以惠斯通全桥接线的方式连接来获取扭转加载条件下的主应变信号,并将主应变信号在设计的传感系统中进行调制实现扭转主应变到扭矩信号的转换,从而实现静态扭矩和动态扭矩的高精度测量。最后,基于扭转万能材料实验机(Mechanical testing&simulation, MTS)和摩擦实验台分别开展了静态扭矩与动态扭矩的实验测试,结果表明静态扭矩测试结果与理论计算扭矩以及MTS准静态加载扭矩相吻合且线性度高,测量误差在0.47%以下;同时动态测试结果显示在60 r/min、100r/min、200r/min、300r/min转速下的动态扭矩测量结果与摩擦实验台加载的动态扭矩相吻合,测量误差在5%以下,表明低转速对动态扭矩测量影响较小且证明了动态扭矩测试的稳定性,因此提出的基于应变测量的动-静扭矩传感方法可以实现静/动态扭矩的高精度测量。     

圆柱电磁齿轮传动的研究

根据电磁场原理及有限元分析方法,分析推导了电流和工作气隙与转矩的关系,并用ANSYS有限元分析软件仿真分析出电流及气隙与转矩的关系,研究结果表明随着电流的增加和气隙的变小转矩都会变大。分析所得结果为电磁齿轮传动系统进一步设计提供了理论依据和实际参考。     

永磁电机的力矩波动对舵机修正精度的影响

依据弹道修正基本原理,对弹道修正基本流程进行设计。通过查阅相关资料,对弹道修正机构中的舵机所受力矩进行分析。通过对修正弹进行气动仿真,可知永磁电机的力矩波动会使舵机在目标停止位置出现摆动,使永磁电机对舵机的控制精度降低。又对影响永磁电机力矩波动的因素进行分析,可知减小硅钢片槽口宽度和采用磁极偏移可以减小永磁电机的力矩波动。结果表明,为了提高舵机的修正精度,必须要减小永磁电机的力矩波动。