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。     

三维分段分层法用于光滑实心转子异步电机参数计算与性能分析

实心转子异步电机转子中复杂的三维非线性涡流场计算是分析电机性能的基础,而采用三维有限元分析的计算量十分庞大。提出了一种三维分段分层法计算实心转子磁场,可考虑定转子铁心磁路饱和、转子端部效应的影响,且计算量小。定子铁心磁路饱和采用波幅系数以及饱和系数予以考虑。对于转子磁路饱和以及转子端部对涡流分布的影响,将实心转子沿轴向分段、径向分层,各段、各层的磁导率互不相同,每段采用分层理论递推求解磁场量。转子表面磁场强度的收敛边界由定子电流给出,依据转子柱面和两个端面进入转子的能量计算等效转子阻抗,迭代求解转子磁场及阻抗参数,直至收敛。在不同工况下比较了三维分段分层法的计算结果与样机实验结果,两者较为吻合。可以采用这种算法计算光滑实心转子电机参数并分析性能,为设计优化电机提供依据。     

开槽实心转子电机的等效电路参数计算与性能分析

该文将开槽实心转子开槽区域等效为各向异性的均匀介质,由二维解析法计算转子磁路线性时的等效转子阻抗参数。据此分析转子开槽数量变化对实心转子等效阻抗的影响规律,说明了转子开槽数量影响电机输出转矩和功率因数的原理。为考虑转子磁路饱和,采用二维有限元谐波场计算电机磁场分布;为考虑开槽转子端部效应,依据开槽实心转子涡流分布规律,提出适用于开槽转子的端部系数。制造了3台不同转子槽数的开槽实心转子实验样机,在不同工况下的仿真计算和实验结果较吻合,验证了开槽转子端部系数和仿真算法的有效性。开槽转子线性等效阻抗可用于快速分析转子开槽对电机性能影响,而有限元法结合转子开槽端部系数可准确计算电机磁场,两者结合可为设计和优化开槽实心转子电机提供理论依据和手段。     

自轴承式双定子实心转子盘式异步飞轮电机设计

自轴承式双定子实心转子盘式异步飞轮电机（DSSRAFIM）具备双定子盘式电机与实心转子异步电机的结构特点,基于其结构特点,研究了该电机的设计方法。为将DSSRAFIM内三维分布的电磁场等效为二维分布,采用了改进的分环法,将其等效为一系列宽度相等、长度递增的双初级钢次级直线电机。通过建立双初级钢次级直线电机模型,分析实心转子厚度、气隙长度等关键尺寸参数对DSSRAFIM运行性能的影响。且分析得到了轴向磁拉力、电磁转矩与定子电流的关系,研究表明该电机除提供稳定转矩外,还能同时提供稳定可控的悬浮力,实现自轴承运行。     

利用多层理论对光滑实心转子异步电机的三维电磁场研究和参数计算

本文在延拓法基础上对光滑实心转子异步电机电磁场进行了三维直角坐标系多层理论研究。建立了在考虑定、转子轴向有限长情况下的三维多层分析模型及分析理论,阐明了其有关迭代计算方法。作为实例,本文应用三维多层理论对一光滑实心转子异步电机转子体内电磁场分布进行了探讨。并就在是否考虑转子材料磁导率沿轴向变化两种情况下性能计算结果与试验结果进行了对比。     

复合实心转子磁阻电机转子阻抗的解析计算

实心转子阻抗计算是一个三维涡流场问题,在磁阻电机中又由于直轴和交轴磁路不对称,使得问题更为复杂。本文通过必要的合理假设,得到了磁阻电机实心转子电磁场的一维模型,从而导出了转子阻抗的解析表达式。利用此式,可以方便地计算不同结构参数时实心转子的阻抗值,进而可以计算相应的电机起动特性,计算结果与样机实测结果吻合较好。本文结论可以用于计算实心转子磁阻电机的异步特性,在研究实心转子异步电机时也可参考应用。     

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。     

径轴向聚磁型永磁推进电机优化设计与分析

为了进一步实现永磁电机磁负荷和转矩密度的提升,提出了一种径轴向聚磁型永磁推进电机结构,转子永磁体在Halbach径向聚磁结构基础上进一步结合轴向延伸永磁体,实现了永磁磁场的径轴向聚磁。针对该种新型电机,本文详细研究了其结构特点,利用有限元分析了所提电机结构的电磁性能。首先对比分析了定转子等长结构、定转子不等长(overhang)结构输出性能,并对对称型overhang结构进行了参数化优化,有效提升了电机转矩密度。最后,利用三维有限元模型对比分析了径向overhang和径轴向overhang电机的电磁性能,结果发现径轴向overhang电机空载磁密提升了6%、输出转矩增大了1.3%、转矩脉动减少了0.4%,进一步验证了电机性能的优越性。     

实心转子异步电机的磁场分析及参数计算

在实心转子异步电机磁场分析中,本文假定在转子磁场中存在切向、径向、轴向三维磁场矢量A,通过联立求解麦克斯韦方程式,得到转子磁场的三维矢量A。从理论上证明转子磁场矢量A的径向分量为零,为一般文献中认为可以忽略转子磁场矢量A的径向分量提供了理论依据。通过玻印亭向量计算电机的参数,提出了端部系数的简化公式,供工程计算应用。     

安培环路定律在实心转子异步电机中的应用

用安培环路定律分析了实心转子异步电机的磁势和磁势方程式，得出不同于一般异步电机的励磁电抗定义并导出电机等效电路，其中负载支路参数取决于转子表面阻抗，由此提出改善实心转子异步电机性能可从分析转子表面阻抗着手的见解。     

转子轴向通风孔对高压感应电机性能的影响

为了有效降低电机温升对空空冷却方式的高压感应电机转子轭部开轴向通风孔,但原来基于磁路的算法计算出的电机铁耗、功率因数、额定电流等电磁性能与实际偏差较大;针对此问题提出基于有限元的场—路—运动耦合分析方法,以YXKK355-4、355 kW电机为例,利用电机的基本数学模型和实际的物理模型,对不同通风方式的电机建模,分析电机谐波磁场、气隙磁密等电磁参数;基于有限元的方式改进了传统三项式计算铁耗的模型,得到与试验值相近的结果;最后,基于轴向通风孔对转子磁场影响的分析结果,给出一种改进型通风孔的方案,为今后转子轴向通风孔设计提供理论依据。     

基于转子轴向通风孔尺寸及拓扑结构的电机性能研究

针对传统路法在定量分析转子轴向通风孔尺寸对电机性能影响时表现出的狭隘性,以1台400 k W、6 000 V高压异步电动机为例,建立了场-路耦合的二维瞬态电磁场时步有限元模型,分别对不同的转子轴向通风孔尺寸拓扑结构下电机内的电磁场进行了计算,分析了转子轴向通风孔尺寸及拓扑结构对电机内气隙磁密、损耗、径向电磁力等电磁特征量影响的演变规律。以此为基础,探讨了转子轴向通风孔尺寸及拓扑结构对电机起动、运行性能的影响。最后,通过对比电机有限元计算结果与试验结果,验证了计算方法的准确性,为转子轴向通风孔尺寸及拓扑结构的设计和优化提供了理论依据。     

宽转子无轴承开关磁阻电机的转子极形优化

为了解决宽转子无轴承开关磁阻电机由于开关型供电方式以及双凸极铁心结构在运行过程中容易导致转矩脉动很大的问题,本文对其转子极结构进行改进,提出在转子极两侧开槽的优化设计方案。旨在通过增大开槽处的气隙磁阻,提高用于产生转矩的切向分量的气隙磁密,从而降低转矩脉动。对所开槽进行参数化处理,使用控制变量法分析各开槽参数对转矩性能的影响,以性能指标最优为目标确定开槽参数。利用场路耦合的方法将电机有限元分析模型和直接瞬时转矩控制电路模型结合起来,实现电机系统的动态运行。仿真结果表明转子极开槽后能够有效降低宽转子无轴承开关磁阻电机的转矩脉动,提升平均转矩,并且对径向悬浮力的影响很小。     

无刷双馈电机变极起动性能的研究

针对常规无刷双馈电机起动性能较弱的问题,本文将变极原理及复合线圈原理引入到无刷双馈电机的转子设计中来,该转子结构在起动时通过自增阻机制提高了起动转矩、降低了起动电流.并通过有限元仿真与样机试验将采用复合线圈设计的变极起动样机与无刷双馈电机的异步起动作对比.仿真及试验表明了采用复合线圈变极起动的转子结构可以有效改善无刷双...     

基于磁极分块与转子开槽削弱永磁电机齿槽转矩

为了提高6极72槽永磁直驱风力发电机的运行性能,提出了磁极分块与转子开槽相结合削弱齿槽转矩的方法。根据齿槽转矩的解析式和叠加原理,分析得出磁极分块和转子开辅助槽对削弱齿槽转矩的有效性。基于Maxwell有限元软件分别研究了永磁体的磁极分块、转子开槽对齿槽转矩的影响,给出了最佳的磁极分块数和磁极间隔以及转子辅助槽槽深和开槽位置。通过对比分析优化前后的电机仿真结果可知,该方法使电机的齿槽转矩得到了显著的削弱,同时电机的其他性能符合技术要求。     

复合转子屏蔽电动机运行特性及电磁参数研究

以复合转子双绕组的屏蔽电机样机为例,建立了其数学模型,并利用二维时谐场有限元法计算了电机在起动、额定负载两种不同工况下的主要性能参数指标。利用多回路法计算模型,分析计算了屏蔽电机的负载起动工况下运行特性,并与时谐场结算结果进行了横向对比。最后提出了复合型转子屏蔽电机的等效电路,针对等效电路难以计算的屏蔽套和实心转子等效阻进行了计算说明。     

实心转子异步电动机的设计研究

针对不能准确计算实心转子参数随转差率变化的情况,提出了应用透入深度法和有限元理论两种方法并综合考虑饱和效应、端部效应和曲率效应对实心转子参数进行计算,进而计算出实心转子异步电动机的性能参数。通过比较分析计算结果,总结出了有限元理论和透入深度法的应用条件。研究结果表明,将两种方法结合使用,共同指导实心转子异步电动机的设计。经实验验证,精度满足工程要求,对实心转子异步电动机的设计具有重要的指导意义和参考价值。     

轴向磁场永磁同步电机转子涡流损耗研究

为解决轴向磁场永磁同步电机温度过高导致电机运行性能降低的问题,针对电机转子进行了深入研究。先利用Maxwell三维电磁场有限元分析软件建立电机有限元模型,仿真电机磁场分布和气隙磁密波形,并计算平均涡流损耗;采用铜层屏蔽减小转子涡流损耗,并仿真出转子涡流损耗随铜层厚度变化情况。     

永磁自起动电动机转子结构与起动性能相关性分析

针对不同转子结构下电动机的起动性能不同,建立了二维电磁场数值计算模型,确立了不同转子结构下的电磁场求解域,利用有限元法对电动机启动过程中的瞬态电磁场进行了数值计算,分析研究了电动机的不同起动性能参数。指出了不同永磁转子结构下的自起动电动机的性能特点以及转子结构和起动性能间的相互关系。为今后类似永磁电动机的设计提供了理论依据。