表贴式高速永磁电机多场耦合转子设计

针对高速永磁电机转子设计同时受机械强度和电磁性能限制,参数选取困难的问题,基于机械强度设计、电磁设计以及转子动力学设计理论,采用有限元法,提出一套完整的基于多物理场耦合的高速永磁电机转子优化设计方法。综合考虑材料各向异性、离心力以及温度影响,分析了典型护套转子的机械强度变化规律;结合电磁性能要求,确定了最小护套厚度和永磁体厚度,并对三种护套转子的动力学特性进行分析。仿真结果表明,对于大功率高速永磁电机,比较适合采用表贴式的转子结构,而且碳纤维护套转子较其他转子具有更好的机械和转子动力学特性;通过多场耦合的设计方法得到的转子结构能够同时兼顾机械、电磁以及转子动力学特性的要求。     

高速永磁外转子爪极电机多物理场分析与驱动系统设计（英文）

由于高频供电与高速旋转的影响,与传统电机相比高速电机设计面临更严峻的问题,如电磁场分析,转子应计算,转子动力学特性和驱动系统。本论文基于高速永磁外转子爪极电机进行研究,推导了电机外转子应力的理论解析表达式,并采用有限元方法对其进行了验证。高速转子的设计应满足其动力学特性要求,利用有限元方法分析了转子动力学特性并与不同转子结构进行了对比。此外,搭建了无位置传感器驱动系统仿真模型,并对高速永磁外转子电机进行实验研究,证实了驱动系统的可行性。     

汽轮机转子动力学建模

以200MW汽轮机转子为例用有限元方法建立了转子的动力学模型,介绍了轴系关键部件的简化,并给出了转子动力学模型图。所给出的汽轮机转子的动力学模型与实际结构十分吻合,对分析类似结构具有参考价值。     

高速永磁电机碳纤维护套转子综合特性研究

针对高速电机转子易出现共振、断裂、高温产生不可逆退磁等问题,基于转子动力学设计、机械强度设计及流固耦合理论,对一台20 kW,20 000 r/min的高速永磁电机分别进行了电机转子的模态分析、强度分析和整个电机的温度场分析。在自由状态、轴承状态、实际工作状态3种情况下,分析了电机转子的临界转速;结合抗拉极限要求,综合考虑温升和转速影响,分析了转子护套强度;对电机进行了温度场分析。结果表明所设计电机转子无论在临界转速、转子强度还是在温升上都满足设计要求。     

高速电机磁力轴承-转子系统临界转速的计算

在建立高速电机磁力轴承－转子系统的动力学方程基础上，利用有限元法计算了高速电机转子的临界转速。首先分析了磁力轴承支承刚度及其与系统结构参数以及气隙静态偏置磁通密度的关系，然后基于磁场分析证明磁力轴承对转子的支承是各向同性的，计算了电磁轴承的线性支撑刚度。在此基础上，建立了磁力轴承－转子系统的动力学方程，用有限元法计算了高速电机转子的临界转速。利用该计算方法，设计研制的1台采用磁力轴承的高速电机已成功实现60 000 r/min的运行。     

空调压缩机转子系统动力学特性分析

空调压缩机运行过程中,压缩机转子系统旋转产生的振动通过管路传递到钣金结构件上面,引起空调结构振动噪声。本文通过有限元法对压缩机转子系统进行动力学分析,利用弹性力学有限元建立压缩机转子系统动力学方程;建立基于少自由度有限元法的压缩机转子系统动力学模型,采用New-mark数值积分法和有限元软件对压缩机转子系统固有特性进行分析,有限元分析解与数值分析解前三阶临界转速数值误差控制在5%以内,从而验证了所建立的压缩机转子系统动力学模型的正确性;采用New-mark数值积分法分析了不同偏心状态下的压缩机转子系统不平衡响应情况,分析结果表明转子系统中偏心量与响应幅值呈线性关系。     

电动汽车牵引用永磁同步电机的多物理场分析

基于ANSYS Workbench对一台20 k W电动汽车牵引用永磁同步电机的进行多物理分析。通过有限元仿真分析电磁振动的主体结构——定子铁心与绕组的径向振动模态,结合电磁力波的分析,评估电机的电磁振动/噪声特性;仿真电机高速运行时转子结构的离心应力和形变,定位电机转子结构动力学特性的薄弱环节,分析转子外缘形变对电机电磁场的影响,校核技术指标要求的最高转速的动力学特性,从离心应力角度预测样机的最高极限转速。     

基于实验模态和工作变形的大型风力发电机转子动力学特性分析

对大型风力发电机转子设备静止和旋转状态下的动力学特性进行了实验分析。研究主要基于实验模态分析和工作变形分析，采用LMS.TESTLAB系统及无线数采系统，首先测试各响应点锤击激励下振动信号，信号经频响函数计算、曲线拟合后得到其各阶模态参数；然后进行全转速振动测量，并根据实验结果选取共振运行工况，进行工作变形测试分析；最终实现转子静态及旋转状态数据收集、模态参数提取和分析。分析结果表明：发电机转子在旋转过程中，发生共振的频率与实验模态频率存在偏差，转子整体刚度减小；且在旋转电磁力作用下，振型由静止状态时的驻波形式变为行波形式。该研究结果对于转子动力学评估、仿真模型修正及参数输入以及转子结构优化设计具有借鉴参考意义。     

涡轮阿尔福德力对转子系统动力学性能的影响

基于Jeffcott转子模型，结合涡轮的经典阿尔福德(Alford)力流固耦合动力学模型，建立了考虑涡轮Alford力的系统运动方程，通过理论分析导出了表征系统动力学性能的模态阻尼与频率、振幅对数衰减率以及动力放大系数等的解析表达式。最后通过图形分析了涡轮Alford力对转子系统动力学性能的影响，给出了一些可用于指导转子系统动力学设计和故障诊断的结论。分析表明，Alford力会促进正向涡动而抑制反向涡动，增大正、反向涡动的模态频率，降低正向涡动的稳定性，而提高或降低反向涡动的稳定性则取决于系统的相对阻尼，增大或减小系统的动力放大系数则取决于比转速，并改变系统响应的相位。     

屏蔽电泵轴系动力学及转子稳定性分析

轴系为屏蔽电泵的主要结构,介绍了在设计过程中对整个轴系进行动力学、稳定性分析,是保证转子系统稳定、可靠运行的基础。其中动力学分析包括转动惯量、轴系受力、临界转速分析,转子稳定性分析包括转子与轴承间隙分析及轴伸摆度分析。根据分析结果进行结构优化,对轴系设计具有重要的指导意义。     

大功率高速永磁电机柔性转子系统模态分析

高速电机的转速高、转子细长,与常速电机相比接近临界转速的可能性大大增加,当电机额定转速接近临界转速时,电机会发生剧烈的振动,甚至使转子损坏。大功率高速电机的转子长度远远大于转子直径,很难设计为刚性转子,需要穿越1阶临界转速,工作在1阶临界转速和2阶临界转速中间的安全区域,而这个安全区域的范围却很小,这对大功率高速电机转子系统的动力学设计带来了极大的困难。基于一台1.12MW、18 000r/min的高速永磁电机,对转子系统的动力学特性进行理论分析,对有叶轮和无叶轮状态下的转子模态和临界转速进行计算,分析轴承支承刚度、陀螺效应以及转子主要尺寸对临界转速的影响,并通过样机进行了实验验证,总结了相应的规律,为大功率高速电机挠性转子的设计提供了参考。     

笼型转子无刷双馈电机的电磁分析和等效电路

无刷双馈电机是一种适用于变频调速的新型感应电机,其结构和工作原理与普通交流电机不同.本文分析了具有笼型转子电机的基本电磁关系,提出了用电动势来等效机械负载的新频率折算方法.在此基础上,建立了一个通用的等效电路模型,它不仅适用于电动状态下的特性分析,而且适用于对发电机的分析.利用该等效电路,对电机的特性进行了分析和仿真.仿真和实验结果的一致性,证明了本文提出的电路模型和计算方法的正确性.     

无刷双馈电机笼型转子磁场调制能力分析

笼型转子无刷双馈电机(BDFM)由于其简单且特殊的转子结构,使得转子磁场谐波含量大,直接影响转子的磁场调制能力。从电机内部磁场入手,提出了一种快速计算BDFM转子磁场的方法,分析了转子磁场与转子短路环个数及短路环分布的关系。以短路环个数及短路环分布跨距为参数,建立MATLAB计算程序对转子磁场调制能力进行分析,研究了转子的极限调制能力。最后,通过Flux电磁场有限元分析软件建立电机模型并对所提方法进行了验证。研究结果有助于优化转子结构设计。     

A model-based flexural rotor vibration control in cage induction electrical machines by a built-in force actuator

In this paper active control of flexural rotor vibration in electrical machines is examined. We consider attenuation of discrete low-frequency range forced vibration components by means of an adaptive harmonic control strategy. A built-in force actuator for actively generating force on the machine rotor is investigated. Previously, such an actuator has mainly been used in bearingless machine design for rotor levitation. The action of the actuator is based on electromechanical interaction between the rotor and the stator of the machine. A low-order linear parametric state-space model is derived for the actuator–rotor system. Parameter estimation is carried out using simulation data obtained from a detailed two-dimensional time-stepping finite element field-circuit model of the machine. Hence, model-based control design is performed using the identified model. The controller is verified by embedding it into the finite element analysis. As a result we present a virtual plant of the machine with vibration control. The virtual plant is introduced as a means of vibration control design prior to implementing the control algorithms in a real machine. Simulation results using real machine data and finite element time-stepping method are presented. An erratum to this article can be found at     

磁阻和笼型转子无刷双馈电机的统一等效电路和转矩公式

无刷双馈电机是一种适用于变频调速系统使用的新型电机、其结构型式和工作原理与传统交流电机相比具有较大差异。文中采用传统的电机分析方法,分别建立了具有不同转子结构型式无刷双馈电机的数学模型,导出了其等效电路和电磁转矩相同的表达式,并对等效电路中的电感参数进行了实验验证。     

笼型转子无刷双馈电机等效电路及电磁转矩

无刷双馈电机是一种性能优良的新型感应电机。经过频率和绕组归算得出笼形转子无刷双馈电机的通用等效电路。等效电路对电动状态和发电状态都适用。在此基础上，得出了双馈电机在自然同步和异步特殊运行模式下的等效电路，然后根据等效电路得出了电磁转矩计算公式。它利用了最新的笼形转子无出线电流检测技术。     

深槽式笼型转子无刷双馈电机的仿真分析

针对笼型转子无刷双馈电机转子磁场调制能力差、电机效率低特点,利用Ansofi软件对一种新型深槽式笼型转子无刷双馈电机进行建模仿真,得出电机磁力线分布图,气隙磁通密度波形,再利用MATLAB软件计算出气隙磁通谐波含量,与具有较好磁场调制能力的凸极加导条转子无刷双馈电机的仿真结果进行分析对比,得出深槽式笼型转子结构简单可靠...     

准稳态转子感应电势定向的双馈调速风力发电机的研究

考虑到风力发电机系统当中风轮机的转动惯量较大，不要求快速的动态响应。该文针对双馈发电机提出了一种结合稳态的分析与瞬时采样定向和控制的方法，称为准稳态转子感应电势定向的控制方法。在转子感应电势的定向当中使用了线性相位有限长脉冲响应数字滤波器，在控制中只需要检测转子侧电流电压，构成了结构简单的无速度传感器双馈电机的控制系统。实验验证了该方法的正确性和实用性。     

以单机等面积稳定判据分析多机系统暂态稳定性

结合时域仿真，提出了多机系统中单机角度加速面积、减速面积与单机时间加速面积、减速面积的计算方法；由发电机转于运动微分方程求解得出的转于角速度的计算公式和对稳定系统与不稳定系统发电机转于角速度变化的观察，得出了多机系统中单机等面积稳定判据。单机加速面积、减速面积的计算中考虑了多机的相互影响，揭示了多机稳定系统中单机加速面积与其减速面积是相等的。提出了临界机组的筛选方法。系统临界机组群单机等面积稳定判据与时域仿真角度准则具有相同的精度，但具有数值积分时间短的优点。