无刷电励磁同步电机的特性仿真与实验研究

针对电励磁同步电机有刷问题,限制电励磁同步电机在易燃易爆环境中的应用,本文提出来一种新型混合转子无刷电励磁同步电机。该种电机的定子上嵌有两套不同极数的定子绕组,取消了电刷和滑环,使结构更加简单牢固。本文详细介绍了该种电机的结构、运行原理和能量流通关系。并对无刷电励磁同步电机的气隙磁场进行分析,进一步揭示该种电机的磁场调制原理和机电能量转换机理。在此基础上,用有限元软件Ansoft对无刷电励磁同步电机进行建模,对无刷电励磁同步电机的电动机运行方式进行了仿真研究,并研制了一台8+4极无刷电励磁同步电机的样机。并对样机的空载和负载进行了实验研究,实验结果表明该种电机具有很好的性能,且功率因数可调。为该种电机的进一步研究奠定了技术基础。     

混合转子无刷电励磁同步电机参数的解析计算

研究了无刷电励磁同步电机的运行机理和混合转子的磁场调制原理,运用叠加法与绕组函数法相结合,建立了混合转子无刷电励磁同步电机电感参数模型,研究了混合转子无刷电励磁同步电机电感参数解析计算方法,通过编制程序对电机的电感参数进行计算,得出了电感参数随转子位置变化的规律,并采用有限元法计算了电机的电感参数。研制了实验样机,采用静测法进行了电感参数的测试。将解析计算结果分别与有限元计算结果和实验结果进行对比分析,验证了所提出混合转子无刷电励磁同步电机电感参数解析计算模型的正确性。为该种电机的进一步仿真分析与研究奠定了技术基础。     

新结构无刷电励磁同步电机设计与分析

提出了一种新结构的无刷电励磁同步电机,该电机取消了传统的同步电机转子侧的电刷和滑环,且其不需要单独的励磁机与同步电机相连,使得电机结构得到简化,提高了同步电机系统的功率密度,并同时具有可控性好,运行可靠,易于维护等优点。运用Ansoft软件设计了一台11 kW的无刷电励磁同步电机,仿真分析了该同步电机的磁力线、磁密分布、损耗等。并研制一台样机进行实验研究,进一步验证了所研究的新型无刷电励磁同步电机在理论分析、电磁设计上的合理性,同时也证明了整个无刷电励磁系统方案的可行性。     

宽范围稳压的组合转子同步发电机

研究了一种宽转速范围内稳压的组合转子同步发电机.该发电机的定子结构与普通发电机相同,转子由起主发电用的永磁部分和调压用的电励磁部分组成,他们同轴安装,共用同一套电枢绕组.电励磁部分采用内励磁无刷爪极结构,通过调节其励磁电流来改变气隙磁通大小,从而达到稳压目的.对电机的结构特点、运行原理和电磁设计进行了分析.样机实验分析证明了该种电机在宽转速变化范围内稳压性良好的特点.     

感应整流式无刷同步电机的励磁原理和调压性能研究

为了实现转子励磁型电励磁电机的无刷化励磁,研究一种感应整流式无刷同步电励磁电机。新结构电机采用传统电励磁电机铁芯。当往定子励磁绕组通入直流励磁电流后,感应激励绕组电流和转子励磁绕组电流产生的磁场在气隙中叠加,共同感应电枢绕组。该方法结合传统的感应励磁和励磁机励磁的优点,实现高效的无刷化励磁。介绍感应整流式无刷同步电励磁电机的结构,绕组分布和基本工作原理,理论分析感应激励绕组电流和转子励磁绕组电流的励磁原理,运用Ansys Maxwell仿真分析发电机的输出电压波形以及调压性能。制作了一台1.5kVA的实验样机,验证了理论和仿真分析的正确性。     

新型混合励磁发电系统用无刷励磁机电磁性能分析

本文提出了新型混合励磁发电系统,它由混合励磁发电机、无刷励磁机和旋转整流器构成,其中混合励磁发电机转子由结构上独立的两部分——永磁体和电励磁组成,定子铁心沿轴向分为三段:永磁部分定子铁心、电励磁部分定子铁心以及中间部分定子铁心,其中中间部分定子铁心采用非导磁材料。新型混合励磁系统具有永磁电机高效、高功率密度的优点。本文仅针对新型混合励磁发电系统中的无刷励磁机进行分析,无刷励磁机结构与绕线式异步电机结构相似,定、转子均采用三相绕组,无刷励磁机的转子与混合励磁发电机转子同轴,转子绕组经固定在同发电机转轴上的二极管整流将交流变为直流,供给混合励磁发电机励磁。同时本文采用电磁场有限元法对无刷励磁运行机理和电磁性能进行分析,其中包括供电电源类型、定子电流特性和转矩特性等。本研究成果对掌握无刷励磁机运行特性具有重要作用。     

混合励磁无刷爪极电机磁场三维有限元分析

提出了一种新结构混合励磁无刷爪极电机。电机的磁场由爪极极面上永磁片、爪极极间永磁片和无刷爪极转子上的电励磁绕组三部分共同建立。采用三维有限元方法对所提出的一台六对极新结构混合励磁无刷爪极电机样机的空载磁场进行了分析,给出了三维有限元分析模型,计算了不同励磁电流时的电机气隙以及铁心中的磁场分布,给出了不同电励磁电流时气隙和转子的磁场分布图。由此证明了通过电励磁电流的调节可方便地改变电机气隙磁密。     

不同转子结构无刷双馈电动机转子耦合能力与运行性能的对比分析与实验研究

无刷双馈电机在节能调速系统具有广阔的应用前景。在分析无刷双馈电机转子结构和发展历程,并对比优缺点的基础上,提出了充分发挥磁场调制能力的新型混合转子结构。采用能量摄动法对混合转子无刷双馈电机的电感参数进行计算,利用有限元分析软件进行电动机特性仿真,提出并研制了新型混合转子和磁障转子共用同一定子的两台无刷双馈电动机实验样机,并进行了对比实验研究。结果表明:与磁障转子相比,混合转子的磁场能力获得了进一步提高,运行性能进一步改善。研究结论为新型混合转子无刷双馈电动机的推广应用提供了理论和实验基础。     

不同极槽数配合的分立定子混合励磁磁通切换电机研究（英文）

混合励磁电机使用永磁体和励磁线圈共同作为励磁源,可以集成永磁电机高效率、高功率密度以及电励磁电机灵活调磁的优点。该文将研究一种分立定子混合励磁磁通切换电机,该电机的永磁体和励磁线圈均置于定子以省略电刷滑环,同时采用双定子结构以解决传统定子混合励磁电机的定子空间拥挤问题。该电机遵循磁通切换原理,静止励磁源产生的磁通被凸极转子调制,进而在电枢绕组上产生双极性交变磁链。该文将介绍该电机运行原理,并重点研究不同定转子极槽数配合的电机电磁性能,以说明该类型电机兼具高转矩密度和强调磁能力。此外,分析关键设计参数对电机转矩密度和调磁能力的影响,为电机设计提供指导。最后,制作并测试2台样机以完成实验研究。     

磁阻式无刷双馈电机的转子结构及其性能分析

把磁阻式结构与绕线式转子结构相结合,提出一种具有磁阻式无刷双馈电机的转子结构。该转子结构既保持了绕线式转子绕线接线方式的灵活性,又发挥了磁阻式转子对磁通的导向作用,改善了电机的磁场调制效果,可以很好地实现转子与定子两套绕组耦合能力实现最大化。对磁阻式转子结构的无刷双馈电机的设计原理和方法进行了详细分析,以一台30k W样机为例说明了磁阻式无刷双馈电机的功率分配曲线、气隙磁通密度曲线和电机效率,并与磁障结构的磁阻式、加入笼条的磁阻式转子无刷双馈电机在同等条件下的电机输出功率作对比。最后对无刷双馈发电系统的动态特性进行样机实验,实验结果表明采用该方法设计的磁阻式无刷双馈电机具有优良的性能。     

异步电机转矩控制中转子参数对输出转矩的影响分析

首先对矢量控制系统中的转矩控制进行理论分析,详细阐述其工作原理,从理论上推导异步电机输出转矩与转予参数之间的关系。然后通过仿真逐个分析转子电阻、转子电感以及转子时间常数对输出转矩稳定时间、超调量、精度和纹波等指标的影响。最终通过试验,验证了理论和仿真分析的有效性,为改善转矩控制的各项性能指标指明了方向,具有较强的工程实践意义。     

笼型无刷双馈电机转子导条优化设计

针对笼型无刷双馈电机转子设计方法不完善的问题,从分析笼型无刷双馈电机的内部磁场入手,推导了无刷双馈电机在稳态运行时转子电流的解析表达式,利用迭代法在考虑转子电阻的情况下选择最合适的转子导条截面积,为笼型无刷双馈电机的转子设计提供了理论依据。通过有限元仿真,验证了理论推导的正确性。研究结果不仅有助于在设计时快速计算笼型无刷双馈电机转子电流,也有助于优化转子结构设计。     

牵引电机转子铁心感应加热技术研究

本文通过对牵引电机转子铁心感应加热过程中的工艺理论分析、模拟仿真和试验验证,研究了不同感应加热程序对加热效率和温度场分布的影响.温度场仿真与试验验证结果表明,通过选取合理的感应加热参数,可实现对牵引电机转子铁心的快速均匀加热.     

Detection of Winding Faults in Wound Rotor Induction Motor Using Loci of Direct and Quadrature Axes of Rotor Currents

In this paper, loci of direct and quadrature axis of rotor currents are used for online detection of winding fault on stator side as well as rotor side in three-phase wound rotor induction motor. The proposed technique is used for detecting load on induction motor and open circuit fault condition on stator side as well as rotor side. Detection of winding fault is affected by unbalanced supply voltage. In order to overcome this problem, FFT of modulus of direct and quadrature axis is used. The experimental results of rotor current analysis are validated with stator current analysis. Research works reported in the literature are based on stator currents analysis. The proposed technique of detecting winding faults and distinguishing between stator winding faults and unbalanced supply voltage using rotor current is not reported in the literature.     

带有转子电阻补偿的异步电机电流型磁链观测器

提出了一种改进的异步电机转子磁链电流型观测器。造成电流型观测器估计误差的转子电阻不确定项,在定子电流方程中同样存在。把它扩张成新的状态变量后,根据扩张状态观测器(ESO)的原理,在电流、转速可测的条件下可以对其进行观测。把所得的对不确定项的估计值引入电流型观测器,则可以消除转子电阻的影响。与传统观测器的仿真对比结果表明,该方法对转子电阻的变化具有很强的鲁棒性。     

开槽实心转子电机转子端部系数的计算与比较

开槽实心转子异步电机转子的三维非线性涡流场计算量大,常采用二维有限元结合光滑实心转子端部系数的方法简化计算。但在转差率增大时,采用光滑转子端部系数仿真计算的误差明显增大。根据开槽实心转子涡流分布随转差率变化的规律,提出适用于全转差率范围的开槽转子端部系数。依据该端部系数修正转子电阻率,并采用非线性有限元计算开槽实心转子电机电磁场,可考虑转子端部效应以及定、转子铁心磁路饱和的影响。在不同工况下,对两台不同转子槽数的开槽实心转子样机分别采用不同转子端部系数进行仿真计算,并与实验结果比较。该文提出的开槽转子端部系数的仿真与实验结果较吻合,且在转差率较大时,开槽转子端部系数随转子槽数增多而增大。可为准确计算开槽实心转子电机参数及其设计优化提供依据。     

汽轮发电机组转子材质缺陷引起的振动问题

用于加工汽轮发电机组转子的毛坯锻件如果存在材质不均或残余内应力过大问题时,会导致加工后的转子在运行中发生振动。讨论了因转子材质缺陷引起的机组振动的机理和振动特点,并结合近年国内出现的与材质缺陷有关的振动诊断和处理实例予以阐述。经分析,转子材质组织不均匀和残余内应力过大将引起机组带负荷工况振动爬升且随运行时间增长振动持续增大,后者将使转子出现一定程度的永久弯曲,并造成一阶临界转速下振动显著增大。     

燃料电池空压机电机转子结构研究

针对燃料电池空压机高速电机转子易因高速失稳而损坏、因转子过重而导致空气轴承加速磨损的问题，使用有限元法对不同转子结构的转子应力和临界转速进行了研究，提出了一种轴向预紧固定磁钢的空心转子结构。以一台额定功率35 kW，峰值转速100 000 r/min的超高速永磁电机为例，综合对比分析了不同转子结构在转子强度、临界转速、质量、转动惯量、装配工艺性以及可靠性等方面的优缺点。对比结果表明，虽然新转子结构在转子强度上稍差于几种常见转子结构，但在其他方面均具有优异的特性。最后，根据新转子结构制作了空压机样机，试验结果表明，该样机可以在100 000 r/min转速下稳定运行，验证了新转子结构设计的合理性。     

X195机油泵转子齿形的研究

对X195机油泵转子短幅内摆线等距曲线齿形的形成进行了一定的研究 ,主要从方程的推导 ,坐标点的求出到模具的初步设计进行了论述 ,并利用线切割机进行了模具的制作。     

基于扩展卡尔曼滤波器的无刷直流电动机控制

在无刷直流电动机的原理基础上,利用扩展卡尔曼滤波器将转子转速和位置看成系统的两个状态变量,根据定子侧可测的电流、电压值,逐步估计出转子转速和位置,为无速度和位置传感器无刷直流电动机控制系统打下基础。