基于谐波平衡有限元法的三倍频变压器电磁特性研究

本文利用谐波平衡有限元算法对铁磁型三倍频变压器的稳态运行情况进行了仿真计算。研究了不同结构对倍频器性能的影响,为设计、研制高效率的铁磁型倍频器提供了基本的原则。根据这些原则设计研制的倍频变压器效率已达９２．５％。     

基于有限元法的变压器振动噪声研究

对油浸式电力变压器的振动和噪声进行了系统的分析与研究,编制磁致伸缩力的计算程序,声功率级的仿真结果与实测值的误差为0.2%,验证了仿真计算方法的准确性。对减振垫不同厚度下的噪声进行了仿真,研究表明:减振垫的厚度增加可以降低变压器的噪声,但厚度增加到30mm以上时,变压器的噪声基本保持不变,减振垫不再起积极作用。基于以上的分析,提出了在变压器油箱外表面涂阻尼涂料,加装加强筋且灌沙等方案,与原始方案进行对比,声功率级最多可以降低5d B。     

内置式永磁同步电机不同转子拓扑结构的电磁性能及电磁振动噪声分析

为了研究转子拓扑结构对内置式永磁同步电机(IPMSM)电磁性能以及电磁振动噪声的影响,以8极48槽永磁同步电机为例,根据设计指标,分别建立单层和双层永磁体两种内置式转子的永磁同步电机有限元模型,两个模型在定子、绕组、永磁体用量及轴向长度上完全一致。首先,从磁路结构的角度分析交直轴电感的区别,并分别对电机的交直轴电感参数、转矩波动、空载反电势及其谐波含量和输出外特性进行有限元分析比较。其次,根据麦克斯韦张量法推导出径向电磁力密度的解析表达式,并分别将两台电机的气隙磁密和径向电磁力密度及经过傅里叶分解后的谐波含量进行分析比较。最后,建立电机的三维有限元模型,计算定子铁心和定子组件径向模态的振型及固有频率,并对两台电机的电磁振动噪声特性进行仿真分析比较。结果表明,对于内置式永磁同步电机,在永磁体用量相同的情况下,双层永磁体比单层永磁体的转子结构具有更加良好的电磁特性及电磁振动噪声表现。     

基于有限元法对异步电机电磁力的计算

介绍了异步电动机电磁噪声的产生原因,并详细介绍了电磁力的有限元计算方法。并以一台1200kW-8异步电动机为例,建立电机有限元模型,计算电机的电磁力大小,并对其进行傅立叶分解,求出各次谐波的电磁力大小。     

基于有限元法的车用永磁同步电机电磁噪声的评估

基于有限元法进行车用永磁电机的电磁噪声的研究,分析电机的动力学特性参数(振型、固有频率、阻尼)及电机空载和负载工况下关键工作点的电磁噪声,采用锤击法模态试验验证有限元模态分析的正确性。采用有限元法分析车用永磁电机关键工作点的电磁噪声,并通过模态试验获取电机的阻尼参数,提高电机电磁噪声分析的准确度。基于该方法可以在车用电机设计阶段预估车用永磁电机的电磁噪声特性,避免电机产生电磁共振,以振动噪声的抑制为目的进行车用永磁电机的噪声特性研究。     

车用异步电机的电磁噪声分析与抑制

分析车用异步电机的电磁噪声问题。分析一台电动汽车牵引用异步电机空载噪声过大的原因,定位噪声的主要来源。基于Ansys Workbench多物理场仿真分析平台建立样机的电磁-结构-声场仿真模型,对样机的电磁噪声进行仿真预测,并通过试验测试和有限元仿真的噪声频谱对比验证电磁噪声仿真的正确性。对样机电磁噪声过大的原因进行理论分析,通过更改槽配合抑制电磁噪声,并通过噪声测试验证理论分析的正确性。     

异步电机电磁振动计算与分析

为了定量分析异步电机的电磁力及其对电机电磁振动的影响,采用解析法和有限元法,计算分析了电动机谐波电磁力以及电磁振动,在此基础上对电磁力进行了分析,得出了空间阶次和频率之间的关系,说明了谐波电磁力的主要组成部分以及产生原因。并通过电机空载试验加速度频谱测量结果对比分析,说明了谐波电磁力波和电机振动计算的准确性。最终给出了降低电磁振动的措施和方法,为分析异步电机电磁振动机理和抑制电磁振动提供了参考依据。     

小型异步电动机的电磁噪声问题

主要叙述小型异步电动机电磁噪声产生的原因，并提出改进的基本措施。     

高压电机电磁噪声的分析及控制

现代电机设计朝着大电流、高磁密及结构轻巧的方向发展,但同时电机也产生了更大的电磁噪声。为提高电机的品质,可通过改变槽配合、采用斜槽和增大气隙等方法,提高电磁力波阶数、改变力波频率、降低力波的幅值来实现降低高压异步电动机的电磁噪声。并结合生产实践加以说明,如何判断电磁噪声,从而有针对性地采取措施来降低电磁噪声。     

变压器电磁场问题的自适应有限元分析

介绍了变压器电磁场问题的自适应有限元分析方法和开发的计算机分析程序,并用计算实例验证了方法和程序的正确性。     

变压器噪声的有限元辅助算法

介绍了大型变压器噪声产生的机理和利用ANSYS对铁心主磁场求解实例,论述了一种用有限元辅助变压器噪声计算的新思路.     

非重叠Mortar有限元法在电磁分析中的应用

Mortar元法（mortarelement method,MEM）是一种新型区域分解算法,它允许将求解区域分解为多个子域,在各个区域以最适合子域特征的方式离散。在各个区域的交界面上,边界节点不要求逐点匹配,而是通过建立加权积分形式的Mortar条件使得交界面上的传递条件在分布意义上满足。Mortar有限元法（mortar finite element method,MFEM）将MEM和有限元法（finite element method,FEM）相结合,在各区域中分别使用FEM网格离散,区域的交界面上通过施加Mortar条件实现区域间的自由度连续。该文阐述了非重叠Mortar有限单元法（non-overlappingMFEM,NO-MVEM）的基本原理,介绍了NO-MFEM的程序实现过程,使用NO-MFEM对2维静磁场问题和3维静电场问题进行了计算,并与FEM模型结果进行对比,验证了该文方法咐有效性。将NO-MFEM应用于电磁分析,丰富了电磁场数值计算理论,为运动涡流问题和大规模问题的分析提供了新的选择。     

基于有限元的场路模型在变压器直流偏磁中的应用

变压器直流偏磁三维电磁场的数值计算是备受关注的前沿课题。文中提出场路模型的分析方法,建立变压器电磁场模型,推导瞬态激励下的系统响应方程。运用有限元进行电磁场数值分析,并将计算结果反馈电路系统。通过实际单相变压器建模,进行负载和空载数值计算,并成功仿真直流偏磁问题,结果验证场路方法的合理性和有效性,通过总结其规律,为大型电力变压器暂态建模分析提供依据。     

基于FEM的雷击室内电磁场计算

采用有限元分析方法计算了建筑物框架遭受雷击时室内电磁场的分布。对于相同的建筑物框架,比较了有限元分析法与成熟的电路法的计算结果,得出有限元法的优势是可以考虑地中散流的情况。研究结果表明,采用有限元方法能够运用于雷击对室内建筑物电磁环境的评估。     

基于波形重构法的永磁电机电磁振动噪声计算研究

提出了基于波形重构法的径向气隙磁密和径向电磁力波解析计算方法,简化了永磁电机电磁振动和噪声(EVAN)的计算过程,解决了永磁电机径向电磁力波计算较为复杂的难题。首先介绍了波形重构法计算永磁电机EVAN的理论依据。然后,以1台永磁电机为例,详细介绍了运用波形重构法计算永磁电机电磁振动噪声的具体步骤。最后,对电机EVAN进行多物理场有限元仿真,将波形重构法计算结果与有限元仿真结果对比,在误差允许范围内二者的计算结果具有一致性,由此验证了波形重构法计算电机EVAN的准确性。     

基于有限元法叶片裂纹的诊断研究

在Ansys中建立了叶片模型,对裂纹叶片进行了动力学分析。结果表明,裂纹深度和位置对叶片固有频率影响很大。裂纹越深,固有频率越低;裂纹位置不变,叶片谐响应幅值随裂纹深度的增加而增加;裂纹深度一定时,叶片谐响应幅值随裂纹远离叶根而降低。这为叶片裂纹的监测与诊断提供了依据。     

不对称磁障对IPMSM电磁振动噪声的影响分析

针对目前一些采用不对称磁障法降低内置式永磁同步电机(IPMSM)转矩脉动的研究并未细致分析其对电机电磁振动噪声产生何种影响的问题,以一台37 kW IPMSM为研究对象,建立了原始电机和具有不对称磁障结构电机的电磁场有限元模型与振动噪声耦合模型,对比分析了不对称磁障结构对电机振动噪声的影响。从理论上分析了永磁电机径向电磁力波的阶次、频率特征,并利用有限元法与二维傅里叶分解法对得到的气隙处径向电磁力波进行分解。建立定子结构有限元模型,对其进行模态分析。在仿真平台搭建振动噪声耦合模型,仿真得到电机定子振动响应与电磁噪声。结果表明,采用不对称磁障的设计方法虽然能降低电机的转矩脉动并且不会牺牲电机输出转矩,但会产生其他倍频的电磁力,增加相对应频率点的振动响应,增大电机的振动噪声,设计时需综合考虑。     

基于转子辅助槽的PMSM电磁振动噪声削弱方法研究

电机气隙中的径向电磁力作用于定子齿部,通过定子、机座传递到空气中,产生了振动噪声。针对实际工程中噪声突出问题,解析径向电磁力得到产生振动噪声的主要阶次和频率,分析电机的定子模态得到不同空间阶次下的频率。考虑电机转子凸极,提出一种转子开辅助槽配合增加气隙宽度的方法改善电机的声振特性。通过搭建优化前后的电机有限元模型,在加速工况下对比6f₁和12f₁频率(f₁为基波频率)的电磁力,以及24阶次和48阶次下的A计权声压级,验证所提方法的有效性。最后在实际样机上测试加速工况下24阶次和48阶次的振动水平和声压级。试验结果表明,所提转子开辅助槽配合改变气隙宽度的方法能够有效降低电机整体的振动噪声。