采用新型磁性槽楔的永磁同步电机分析

针对磁性槽楔能够改善电机气隙磁导波形,减小气隙磁密谐波,削弱电机齿槽效应,从而减小电机损耗和转矩波动,提高电机效率的优异特性,提出一种新型的叠片式磁性槽楔。该结构能够进一步优化开口槽电机的气隙磁密波形,降低齿槽转矩,减小电机损耗,同时又不会影响电机定子槽漏抗。本文用解析法分析磁性槽楔磁导率对于气隙磁密谐波以及定子槽漏抗的影响,通过一台130kW的永磁同步电机模型,运用有限元仿真分析比较叠片式磁性槽楔与普通磁性槽楔的电气性能。     

磁性槽楔对高压异步电机参数与性能的影响

针对传统路法在定量分析磁性槽楔对电机性能影响时表现出的狭隘性特点,以一台1250k W、10000V的高压感应电动机为例,建立了场-路耦合的二维瞬态电磁场时步有限元模型,分别对定子槽楔为不同磁导率时电机内电磁场进行了计算,分析了不同磁导率的磁性槽楔对电机内气隙磁密、气隙系数、槽漏抗、径向电磁力等电磁特征量的演变规律。并以此为基础,探讨了槽楔为不同磁导率时对电机起动、运行性能的影响。计算结果表明,磁性槽楔可以有效改善气隙磁密的分布、减小谐波含量、降低表面损耗和减小径向电磁力;随着槽楔相对磁导率数值的增加,电机的起动转矩、起动电流降低的较明显。最后,通过对槽楔相对磁导率为1的电机有限元计算结果与试验结果对比,验证了计算方法的合理性。     

磁性槽楔对高压感应电动机电磁参数和性能的影响

针对传统方法很难定量分析磁性槽楔对电机性能影响的缺点,提出采用场-路-运动耦合时步有限元分析磁性槽楔影响的方法.以一台使用磁性槽楔的710 kW的高压感应电机为例,通过建立二维瞬态场数学模型,准确计算了气隙磁密分布、槽漏抗及附加损耗等电磁量,并在此基础上,深入分析磁性槽楔相对磁导率的变化对电机电磁参数、相电流、转矩和径向电磁力等的影响.计算结果表明,磁性槽楔可以有效减小气隙磁密中的谐波含量,降低表面损耗和径向电磁力波.     

发电机用磁性槽楔对电磁参数与性能的影响

以一台1MW隐极同步发电机为例建立数学模型,通过理论计算与有限元软件分析该电机采用不同相对磁导率的磁性槽楔时,对发电机的电磁参数与电机性能的影响。结果表明装有磁性槽楔的电机要比非磁性槽楔的电机气隙系数减小,气隙磁密波形更平滑,输出电压波形质量更好,励磁电流降低,但短路比减小,以及磁导率越大磁性槽楔所受电磁力越大。综合确定磁性槽楔选用相对磁导率为5的更为合理。     

通风道型定向磁性槽楔在高压电动机上的应用

1982年以来,在厂用高压异步电动机上应用磁性槽楔已达20台,节电效益显著,但是在大容量的给水泵电机上(JKz-200-Z型)改用异型定向磁性槽楔还是首次尝试.高压异步电动机铁芯采用开口槽,整个电动机定转子气隙磁阻不均匀,齿部磁阻小,槽部磁阻大,因而运行中气隙磁密分布很不均匀,使电机转子表面损耗和脉动损耗增加,不但使铁芯和绕组温升增加,而且影响了电机的绝缘寿命.因此改用磁性槽楔后,对降低电动机气隙磁导的不均匀性,减小气隙磁通齿谐波,从而对降低附加损耗是很有效的.但是由于JKz系列电动机设计特殊,即定转子间单边气隙大,约为4mm,且定子槽口留有高约20mm     

切向结构永磁同步电机磁钢径向并联组合研究

针对低速大转矩切向结构永磁同步电机中磁钢尺寸对性能的影响进行研究.提出一种"工"字形排布的磁钢径向并联组合优化方案.在保证电机磁钢轴向长度和体积不变前提下,分析磁钢磁化方向长度变化对电机性能的影响.分析表明:磁钢的磁化方向长度在一定范围内增加可降低磁钢漏磁、增大反电动势和降低转矩波动;但磁钢的磁化方向长度过度增加会大大降低电机磁通面积,使得电机反电动势不增反降.在此基础上,提出一种降低磁钢漏磁、增大反电动势和降低转矩波动的三块磁钢径向并联组合的"工"字形排布方案:近气隙侧和近隔磁槽侧磁钢槽内分别插入磁化方向长度短、径向宽度窄的磁钢以降低近气隙侧和近隔磁套侧磁钢漏磁;近气隙侧磁钢和近隔磁槽侧磁钢之间采用磁化方向长度较短的磁钢以保证磁钢磁通面积降低得不多.通过仿真实验验证所提方案的可行性.     

截获漏磁通式磁性槽楔提高电机负载能力的研究

本文试图从理论上解决磁性槽楔对电机的效率和负载能力的影响问题,并提出了“有截获槽口漏磁通作用的绝缘拼接式磁性槽楔”的方案,既起到抑制齿谐波的作用,又不加大齿间漏磁,而且将原有槽口漏磁和一部分槽坑漏磁引导至气隙,使这些无效磁通转化成有效磁通,从而使电机不但能提高效率和功率因数,而且能提高其负载能力。     

磁性槽楔对大型永磁风力发电机性能的影响

介绍了磁性槽楔的种类和特点,以及磁性槽楔在电机节能方面的原理和实际作用。通过建立金风62型（1.2MW）永磁直驱同步风力发电机的电磁场模型,使用导磁性能不同的槽楔进行实际计算和测试,结果表明：发电机使用导磁性能较好的磁楔（相对磁导率为3～10）后,不论不带负荷还是带负荷,电机的气隙磁密分布都会较不使用磁楔变得更加均匀,磁密脉动和铁耗减小,气隙系数减小,电机的温升降低,效率得到提高。但同时应考虑到今后应尽可能地增大槽楔的电阻率,以减少槽楔自身的损耗,为永磁风力发电机效率的提高和优化设计提供计算依据。     

磁性槽楔在交流电机中的使用

自1908年德国人第一次提出磁性槽楔的专利以来,各主要工业国家进行了大量试验研究工作,目前已在交流电机中广泛使用。交流电机采用磁性槽楔后可以较大幅度地降低附加损耗,减少空载电流,使交流电机的效率和功率因数提高,温升降低。但在交流电机中采用磁性槽楔代替非磁性槽楔后产生一系列问题,如气隙磁场有什么变化;磁性槽楔在电机运行中受力情况如何;气隙系数(即卡氏系数)、漏抗如何计算;电机的特性与磁性槽楔的导磁率、结     

河北省电力试验研究所近年科技成果简介

该项目1986年通过河北省电力局技术成果签定,同年获河北省电力局科技成果三等奖.大中型高压异步电动机定子铁芯是开口槽工艺,使得整个电动机气隙磁阻不相同,齿部磁阻小,槽部磁阻大,运行中气隙磁密分布不均匀,电动机转子表面损耗和脉动损耗增加.将电动机的普通槽楔换成定向磁性槽楔,改善了气隙磁密分布不均匀性,减少了气隙磁通齿谐波,从而降低了电动机的附加损耗.同时,由于此种槽楔中间部分为非导磁材料,可以有效地阻止漏磁通的通过.因此,基本上保持了原电动机的转矩特性,它优适用于启动转矩较大的电动机上,如磨煤机等.试验结果表明,电动机采用定向磁性槽楔的空载损耗、铁芯温     

磁性槽楔对双馈异步风力发电机性能的影响

使用磁性槽楔可以降低电机损耗,提高电机运行效率,有效改善绕组温升。以1.5 MW双馈异步风力发电机为对象建立模型,对电机气隙磁密进行了仿真,并通过型式试验对仿真结果进行验证。结果表明:使用磁性槽楔后,风力发电机的气隙磁密分布得到一定程度的改善,脉振幅值减小了约16.3%;电机的空载附加损耗降低了27.25%,绕组温升下降了8.3 K,电机运行效率提高了0.4%。     

电机用的磁性槽楔

介绍试验室规模采用对模成型方法的磁性槽楔制造工艺。述及切割成各种槽楔的磁性板材的生产。测定了其磁性和机械性能;槽楔的磁导率是从5到15,以及抗弯强度为从60到140MN_(m-2)。举出磁性槽楔在电机中的几个应用实例,并且对使用无磁性槽楔与磁槽楔的使用作出比较。籍用磁性槽楔来增进感应电动机的工作性能是众所周知的手段,促使对磁性槽楔的制造方法及其性能的控制进行研究。磁性槽楔的磁性能取决于槽楔里的磁性材料数量,磁性材料的数量越多,则磁导率越大。但是,对某一台电动机来说磁导率有一个最佳值,它产生的铁心损耗最低。例如Reiche发现对一台200KW的感应电动机,最低的铁心损耗是在槽楔磁导率为8时。槽楔在使用条件下的耐用寿命与机械强度有关。根据试验研究,磁性槽楔的抗弯强度最低限度应为90MNm~(-2)。为了增加机械强度,采用了环氧树脂粘结剂以玻纤增强。     

磁性槽楔在电机修理中的应用

电机修理时,如果将普通竹楔或环氧板槽楔更换成磁性槽楔,就可能改善电机性能和节电。特别是开口槽高压异步电机,节能效果更显著。因为磁性槽楔能使气隙磁密分布均匀,降低齿谐波的影响,降低脉振和表面损耗,并使有效气隙长度缩短,所以能改善电机气隙磁势波形,减少空载电流,改善功率因数,降低铁耗和温升,提高效率并减少电磁噪声和振动,延长使用寿命。     

磁性槽楔对同步发电机参数与性能的影响

本文以三相同步发电机为研究对象,建立有限元仿真模型,分析了径向磁密基波、定子一阶齿谐波、空载励磁电流随不同相对磁导率定子槽楔的变化关系;采用有限元与能量法相结合的方法计算不同相对磁导率槽楔下的定子槽漏抗,并说明其变化规律;对定子磁滞损耗和涡流损耗进行计算,得出定子基本铁耗随不同相对磁导率槽楔的变化情况。综上分析,选择合适相对磁导率的磁性槽楔对提高电机性能有一定效果。     

转子导磁导电槽楔材料对汽轮发电机参数和转子表面损耗影响的研究

在电机定子或转子的槽楔上采用磁性槽楔材料,可以提高电机的效率。该文以150MW空冷汽轮发电机为例,提出了在发电机转子开口槽内嵌入一种高强度的导磁导电的Fe-Cu合金槽楔替代通常的铝合金或硬铝槽楔,通过建立该发电机二维电磁场数学模型,基于时步有限元法计算了发电机转子采用铝合金槽楔和导磁导电槽楔时转子表面损耗,研究了采用两种不同材料时转子表面附加损耗分布和定子铁心铁耗数值的变化,对比了两种不同槽楔时发电机的饱和电抗值。转子采用导磁导电的Fe-Cu合金槽楔,发电机的饱和同步电抗相对于铝合金槽楔对应的饱和同步电抗减小、短路比增加,发电机气隙内谐波含量降低。此外,采用Fe-Cu合金槽楔材料的强度要好于铝合金槽楔强度。     

磁性槽楔对永磁电机转子损耗及温度场影响

针对实心转子高压永磁电机定子铁心开槽会导致气隙磁导不均匀,气隙中谐波磁场引起电机转子温度升高,影响永磁体的电磁性能的问题,以一台315 k W,6 k V实心转子高压永磁电机为例,建立了样机的二维电磁场时步有限元模型及三维全域流体与固体耦合传热数学模型,给出了求解域及边界条件,通过求解计算模型,将计算数据与实验数据进行了对比,验证了所建模型的正确性。在此基础上研究了槽楔相对磁导率分别为3、5、7、9时对转子表面涡流损耗的影响,分析了磁性槽楔相对磁导率为不同值时电机转子及定子各部分的温度分布,计算结果表明定子槽楔相对磁导率数值的增加,电机的起动转矩降低,转子铁心涡流损耗逐渐减小,电机定子各部分温度先减小后趋于稳定。     

电动机采用磁性槽楔时应注意的问题

磁性槽泥的主要成分是高纯度还原铁粉和高粘度树脂,它具有一定的导磁性能,将磁性槽泥抹压在电动机槽口上固化后形成电机的磁性槽楔,磁性槽楔将电动机的开口槽变成半开口槽或闭口槽,使定子和转子间的气隙磁导分布均匀,有效气隙长度缩短,降低电动机运行时的齿槽效应所引起的表面附加铁耗和脉振损耗,减少了空载电流和有功损耗,减小了运行噪声和振动,降低电动机温升,提高了电动机的效率而达到节能目的。     

混合励磁磁通切换电机等效磁路模型

混合励磁磁通切换电机（flux-switching hybrid excitationmachine,FSHM）是一种新型定子励磁型交流无刷电机,具有磁链双极性、结构简单、功率密度高、运行可靠等优点。改变电励磁绕组电流的大小和方向,实现了对永磁气隙磁场的有效调节与控制,而引入导磁磁桥可提升气隙磁场调节范围。以建立电枢绕组磁链最大位置的等效磁路模型为切入点,推导了峰值磁通表达式,探索了磁桥段相对磁导率的估算方法,结合有限元仿真分析了磁桥厚度变化与磁桥式FSHM初始气隙磁密、磁桥磁密、气隙磁场调节能力、磁力线路径转移等特性的关系。样机的有限元仿真及实验结果与等效磁路模型预测趋势基本一致,验证了建模方法与理论分析的正确性,可用于指导磁通切换电机的设计与性能分析。     

基于正交试验法的盘式无铁心永磁同步发电机优化设计

阐述了正交试验法的基本原理,建立了盘式无铁心永磁同步发电机优化设计的数学模型,并在优选磁极形状的基础上采用正交试验法配置磁极外径、极弧系数和磁极厚度与气隙长度的比值等,以提高平均气隙磁通密度、降低漏磁系数.电磁场有限元仿真结果表明优化后电机的平均气隙磁通密度增加28.3％,漏磁系数减小5.42％,验证了正交试验法用于盘式无铁心永磁同步发电机优化设计的可行性.     

层压磁性槽楔的性能及其对电机性能的影响

磁性槽楔的性能是决定磁楔能否应用的关键因素。文中以自制的DCL层压磁楔为研究对象,系统研究了DCL磁楔的力学、磁、电性能及其对电机性能的影响,发现结构差异和基体树脂的改性,DCL磁楔的力学性能大大超过目前广泛应用的MCR模压磁楔和349层压磁楔;DCL磁楔的相对磁导率在1kA/m的磁场下可达8.4,50kA/m的磁场下仍能达到5.1;DCL磁楔的绝缘电阻达到9.4×107?。DCL磁楔取代电机定子中的绝缘槽楔后,虽然电机的起动转矩和最大转矩减小,但电机的起动电流和空载电流下降,电机温升降低,定转子的表面损耗和脉振损耗减少,电机效率得到提高。