逆变器驱动电机系统中的耦合电流

针对由于逆变器驱动电机系统中的PWM电压具有高频和高dv／dt的特性,在电机内部产生共模耦合效应,并产生共模耦合电流流过电机内部的寄生电容这一特点,通过建立的分布参数电路模型和等效的集总参数电路模型,研究了电机内部高频情况下的共模耦合效应,分析了共模耦合电流的基本特性,给出了共模耦合电流的计算方法,对三相系统中的耦合电流进行了试验研究,并讨论了耦合电流对系统性能的影响。结果表明,耦合电流伴随电压的跳变而产生。呈双频振荡,引起电压和电流的畸变,并将引起电机绕组的过电压。     

基于共模耦合效应的电机绕组过电压研究

高du/dt的PWM电压将会在电机内部产生共模耦合效应,并在电机内部的共模耦合回路形成共模耦合电流,共模耦合电流流过电机绕组时,将引起电机绕组电压的畸变,并产生电压过冲。与电机端子的过电压一样,影响电机绕组的绝缘。该文从电机内部共模耦合效应的角度分析和计算了电机绕组的过电压,建立高频情况下电机内部的共模等效电路集总参数模型,给出共模耦合电流和电机绕组电压的计算方法,分析了共模耦合电流对电机绕组电压的影响,并通过仿真和实验进行了验证。     

场路耦合法计算同步发电机定子绕组内部故障的暂态过程

用多回路方法虽然已经基本解决了同步电机内部故障的稳态计算问题，但故障后电机铁芯的各处存在着不同程度的饱和，这会影响到计算的准确性。而对内部故障的暂态计算，饱和因素的影响更严重，因为在内部故障的过渡过程中饱和程度也会随时间而变化。该文将电机电磁场的有限元计算与多回路方法相结合，建立了定子内部故障的场路耦合的数学模型，在此基础上对同步发电机三相突然短路和定子绕组的各种内部故障等进行了暂态仿真，考虑了磁极形状、齿槽影响、铁心的饱和和涡流等因素。计算结果与实验波形基本吻合，证明了该数学模型的正确性。     

车用轮毂电机齿槽转矩和高能耗点效率优化

电动汽车轮毂电机内部属于多物理场非线性耦合系统,温升对电机的材料及电磁参数影响较大,为弥补磁-热场单向耦合的不足,建立了磁-热双向耦合模型。基于该模型,结合WLTP路谱图,得到功耗较高的工况点。针对电机转矩波动大及高功耗工况点效率不高的问题,设定降低气隙处齿槽转矩和提高高功耗区效率为目标,选取齿宽、槽深及气隙长度为变量,建立BP神经网络预测模型,通过NSGA-Ⅱ与纳什均衡进行了多目标组合寻优,得到最优结构组合。经实验与仿真验证,双向耦合方法提高了模型的仿真精度,多目标联合优化使得高功耗点效率提高了9.63%,齿槽转矩降低了39.6%。     

中型高压电动机暂态温度场分析及短时过载运行研究

针对中型高压感应电动机暂态温升难以准确计算的问题，以一台紧凑型中型高压感应电动机为例，采用电机内各物理场间强耦合与弱耦合相结合的多物理场三维动态耦合分析方法，对其暂态温升进行计算。根据电机内定、转子区域流-固耦合的特点，建立电机温度场与流体场的三维强耦合分析模型。利用电机动态数学模型、磁网络模型、集肤效应模型及流体网络模型对电机损耗、转速及入口流量等进行计算，并作为耦合边界条件实现与流-固耦合模型的瞬态弱耦合求解。模拟了电机起动过程中温度的变化过程，验证了研究方法的正确性。对短时工况不同负载条件下电机的温升进行计算，获取负载条件对电机温升的影响规律，为电机的短时过载运行提供依据。研究内容为中型高压电动机暂态温升的计算及保障电机多工况的安全运行提供了参考。     

逆变器驱动感应电机系统中的电机轴承电流

逆变器输出的高频PWM电压作用在电机绕组上,在电机内部产生共模耦合效应,形成共模耦合电流,其中流过电机轴承的共模耦合电流会造成电机轴承的损坏。分析了电机内部的共模耦合效应和轴承电流产生的机理,讨论不同情况下轴承电流表现的不同特性以及轴承电流的测量方法,为轴承电流的深入研究打下基础。     

少槽永磁直流电动机的有限元分析方法

提出了少槽永磁直流电动机的有限元分析模型。针对少槽电机采用奇数槽的情况,同时计及换向和齿槽效应的影响,按照电刷实际宽度求出线圈换向规律,用运动有限元法计算电机转矩随转子旋转的变化规律。对2台样机进行了计算分析,计算值与试验值的比较证明了本文的分析方法是可行的。     

多相感应电机场路耦合时步有限元分析

为解决多相感应电动机在非标准正弦供电时的场路耦合分析问题,提出一种用于多相感应电动机的场路耦合运动时步有限元分析方法。考虑变频器供电时SPWM波中的高次谐波,给出控制电路与电磁场方程耦合的时步有限元分析方法,采用运动气隙边界法解决转子运动问题,与机械运动方程相结合,可对电机的瞬态过程进行仿真。应用上述模型对1台五相感应电动机及其调速系统进行分析,计算结果与样机实验结果吻合较好。将解析法、场路耦合法的计算结果与实验结果比较,表明场路耦合法能充分考虑电机齿槽效应以及铁磁材料的非线性影响,与实验结果更接近。该方法也可用于其他类型的多相电机逆变器供电的场路耦合分析。     

基于动磁式永磁同步直线电机定位力的研究

针对永磁同步直线电机定位力大的缺点,文章分析了动磁式永磁同步电动机的定位力产生的基本原理;借鉴永磁同步旋转电机的齿槽力的分析方法,分析了动磁式永磁同步直线电机的端边效应定位力,并得出定位力计算方法,分析了齿槽定位力,得出了齿槽定位力的最大值表达式,利用软件建立的永磁同步电机定位力模型,仿真动磁式直线电机的定位力情况,得出动磁式直线电机边端定位力很小的结论。     

微型永磁直线无刷直流电动机齿槽力优化研究

对微型短初级永磁直线无刷直流电动机进行了优化设计研究,在电机槽数不变的情况下,设计不同的电机绕组分布方式和初级长度内对应永磁体的数目,并进行了齿槽力的分析和研究.利用傅立叶级数得到了齿槽力的谐波和幅值与槽数、极数的关系,并进行了谐波分析.利用有限元方法计算了不同电机模型的齿槽力,仿真结果表明,该电机具有较小的齿槽力和推力脉动.     

微波脉冲与带缝嵌套腔体耦合的研究

为了解带缝腔体内耦合场分布特性,利用时域有限差分方法对微波脉冲与带缝嵌套矩形腔体系统(系统1)和带缝嵌套圆柱形腔体系统(系统2)的耦合过程进行了数值计算。计算表明两系统的外、内孔缝附近均存在场增强现象;两系统耦合过程存在相同的外孔缝耦合主脉冲、外孔缝场增强因子和脉宽展开现象,其内部腔体(Q2)中心点耦合场强峰值接近相等。相比各自的外部腔体(Q1)以及相同入射脉冲下的孔缝、同体积单层腔体内的耦合场强,两嵌套腔体的Q2内耦合场要弱。对两个系统的共振峰、共振频率点以及最大耦合函数曲线的研究结果表明,系统2在耦合过程中的腔体调制现象更明显,且在两种系统中,内孔缝使Q2内耦合波基于Q1内耦合波平均衰减约10 dB。     

新型开关磁阻电机优化设计

为降低开关磁阻电机转矩脉动以及提高转矩出力,提出一种在定转子齿上依次开槽的优化设计方案,对所开槽进行参数化处理,使用控制变量法分析各个开槽参数对性能指标的影响,以性能指标最优为目标选取参数,并利用有限元方法分析了电流转矩特性验证效果。由于该方案无法对多个开槽参数协同优化,因此进一步提出方案二,即借助多学科优化工具optiSLang,使用多目标粒子群算法对开槽参数进行全局优化,得到Pareto最优解集后再使用TOPSIS法客观地从中选取出全局最优解。优化后,与未开槽时相比,转矩脉动下降了32.347%,平均转矩上升了12.594%,效果令人满意。     

可调速异步盘式磁力联轴器的转矩计算及其影响因素分析

为研究可调速异步盘式磁力联轴器的参数对转矩的影响,采用有限元方法进行三维磁场数值计算,得出了磁力联轴器在静态和瞬态下气隙的三维磁场分布.并对影响磁力联轴器转矩的关键参数如气隙长度、永磁体厚度、磁极数、从动盘的槽数、槽深以及主动转速等进行了分析.研究结果表明:当在一定的外形尺寸下,取磁极数为18,槽数为16,槽深为15mm时其转矩最大为20N·m左右.另外,增加气隙长度会降低联轴器的转矩;在一定的范围内,转矩随着磁极数、从动盘的槽数、槽深的增大先增大后减小,且槽数不能与磁极数相等;转矩随着主动转速先增大后减小,其变化曲线类似于电机的机械特性曲线,可为选择相应的电机转速和磁力联轴器调速提供依据.     

深槽式凸极转子无刷双馈电机有限元分析

基于凸极转子无刷双馈电机转子磁耦合能力弱、谐波含量大、电机效率不高等劣势,借助于Ansoft有限元分析软件,对一种新型深槽式凸极转子无刷双馈电机进行有限元分析,计算得知空间磁场效应图、空间磁密分布,并通过傅里叶分解得出空间磁密各次谐波比例,并比较了传统的凸极转子无刷双馈电机的计算结果,结果表明深槽式凸极转子具有更好的磁场调制效果,极大地提高了凸极转子磁耦合能力。     

异步起动永磁同步电动机电磁振动特性及抑制措施的研究

现有关于永磁电机电磁振动的研究主要围绕单边开槽永磁电机展开,而异步起动永磁同步电动机的定转子双边开槽、永磁体内置于转子铁心内部,导致其电磁振动特性及抑制措施的研究难度大幅增加。本文针对异步起动永磁同步电动机的负载运行,提出了一种新的电磁力解析分析方法,建立了不同阶数、频率的电磁力与电机定转子齿槽参数之间的明晰关系。利用机械阻抗法计算了电机主要低阶电磁力的电磁振动响应,并得到了对电机电磁振动起主要作用的低阶电磁力的频率。进一步研究了通过改变定子齿宽抑制上述主要电磁力,并得到了相应的定子齿宽确定方法,利用有限元法验证了上述抑制措施的有效性。     

一种新型多齿开关磁链直线电机的关键问题

提出一种省永磁、高推力性能的新型多齿开关磁链直线电机;推导分析直线电机端部开断引起的电磁推力与定位力特点,比较3种端部辅助齿形状对推力特性的影响,结果表明与内部齿相同的端部辅助齿可使直线电机得到较好性能;与旋转电机同样电枢高度及齿槽宽度的直线电机电密偏高,故增高电抠使槽面积增大到2.5倍,之后分析FSPM直线电机非饱和时推力表达式及饱和对电磁性能的影响,永磁优化分析表明21 mm高度永磁体可以使本设计电机达到最大推力,最后示出了不同轭部高度、不同气隙时,最佳永磁体高度的选择规律.     

On the design of conformal slot arrays on a perfectly conducting elliptic cone

The orthogonal method, a powerful and versatile array design procedure, is implemented to the synthesis of conformal slot arrays that reside on a perfectly conducting elliptic cone. In the design scheme, coupling between the slots is taken into account. The coupling information is derived through a numerically rigorous technique based on a full wave analysis. Two arrays, a circumferential and a quasi-radial, are synthesized. In the design examples, constraints on the side lobe level, on scanning capabilities and on cosecant pattern shaping are included.     

窄缝屏蔽耦合的研究

在电子设备的研制过程中,电磁兼容设计成为越来越重要的问题,它将直接影响到系统的工作性能.屏蔽是电磁兼容的重要技术,可以有效地切断干扰源与敏感设备的耦合路径,然而不可避免的孔缝使得屏蔽效能大大降低.复杂孔缝的耦合分析是十分困难的,对于窄缝的耦合,引入Warne-Chen模型利用传输线理论建立了具有厚度和损耗的复杂缝隙耦合方程.分析耦合区域包含导体更加具有实际意义,对于耦合区域包含细导线的情景,本文也作了详细的分析.     

整数槽同步电机低振动噪声定子结构设计

针对电机电磁振动噪声问题,依据电磁振动噪声的基础理论,采用电磁和结构弱耦合的有限元仿真方法,以1台12极72槽车用永磁同步牵引电机为例,分析在不同长宽比、槽口宽度以及结构综合变化的条件下,径向电磁力密度的情况;同时对整个电机进行电磁-结构耦合场分析,研究结构振动位移在不同定子长宽比、槽口宽度以及结构综合变化时的响应情况。综合比较分析两种仿真结果,给出了电磁振动噪声关于定子结构长宽比和槽口宽度的变化规律。最后在额定负载工况下对实物样机进行振动检测和频谱分析,与仿真数值进行对比分析,以验证仿真试验的准确性。     

异型槽单相异步电动机设计

结合空调压缩机用单相异步电动机异型槽冲片的结构特征,给出磁路计算中电机齿部轭部参数的计算方法。因异型槽冲片带来槽漏抗计算的特殊性,文中进行了理论分析,并给出计算公式。依据类比法思想,编写了数据库支撑的异型槽单相异步电动机设计软件。实例计算表明,电机性能与实测值吻合。