高压永磁同步电动机实心转子三维温度场分析

为了更准确地研究高压大功率永磁同步电动机的温升情况,对315kW,6kV永磁自起动同步电动机进行分析.以二维电磁场分析得到的损耗为热源,建立了永磁同步电动机实心转子三维温度场的物理模型和数学模型.由于转子端部的构件比较复杂,故采用反推迭代法确定端部表面散热系数.其后通过给定求解域内的基本假设和边界条件,利用三维有限元法对电机进行了温度场计算,将最终计算结果与实测值进行比较,验证其满足工程精度的要求,为以后表面散热系数的确定提供了新的理论依据.     

实心转子永磁同步电动机气隙长度与性能研究

采用有限元法计算了实心转子永磁同步电动机在不同的气隙长度条件下的气隙磁密、空载反电动势、功率因数、效率和起动转矩,在计算过程中考虑了定转子相对运动及定子斜槽等因素;22 kW实心转子永磁同步电动机的计算和实验结果表明,电机气隙长度对气隙磁密、空载反电势、功率因数、效率和起动转矩均有较大的影响.     

高压永磁同步电动机永磁体隔热分析

针对钕铁硼永磁体的居里温度点低,温度特性差等缺点,以315 kW、6 kV永磁同步电动机为例,分析了永磁体的温升情况.根据传热学原理,建立了样机转子的三维物理模型和数学模型,采用三维有限元方法对样机转子温度场进行计算,求解得到了实心转子永磁体的温度分布情况.考虑到永磁电机主要关心永磁体的温度,提出了在永磁体四周加隔热材料的方法,着重分析了永磁体周围隔热材料的作用.比较了永磁体上加隔热材料的几种情况下永磁体、起动笼条和电机整体温度的分布趋势.此方法为降低永磁电机永磁体温度提供了解决的途径,为以后永磁电机的设计提供了一定的理论依据.     

基于耦合场的中型高压异步电动机转子温度场的数值计算

以YKK400-6,690kW中型高压异步电动机为例,根据流体力学和传热学理论及求解传热问题的能量方程,建立了电机转子的三维数学模型和物理模型,给出相应的基本假设和边界条件,采用有限体积法对流体场和温度场控制方程进行耦合求解,计算出了高压异步电动机转子径向通风沟内流体速度与温度,电机转子的温度场分布.对计算结果进行分析...     

实心转子笼型感应电动机电磁计算

本文以实心转子感应电动机电磁计算分析为基础,对具有实心转子表面开槽加笼型铜条结构特点的实心转子感应电动机进行了电磁计算与分析,建立了相应等效电路模型,同时对相关参数进行了计算与推导.     

基于时步有限元分析的实心凸极同步电动机起动过程转矩特性分析

采用基于时间步长有限元计算的场路耦合法,分析了实心凸极同步电动机的直接起动过程。考虑了电机的实际绕组分布、磁极形状以及起动过程中转子运动因素的影响,计算了电机起动转矩,特别是脉动转矩以及起动时间,获得了电机动态特性的变化曲线。建立了实心磁极同步电动机直接起动时的二维电磁场动态仿真数学分析模型。对一台模型电机的起动特性进行了数值仿真计算,并通过试验验证了计算结果,验证了分析方法的准确性。此法主要用于预测实心磁极同步电动机的起动特性。     

双层转子异步电动机的研制

双层转子异步电动机由于其独特的电磁结构,兼有实心转子,鼠笼转子电动机的优点。根据多年来研制双层转子电动机的一些体会,在文中介绍了双层转子电动机的电磁计算要领;转子实心筒的合金成分对电磁参数,电机性能的影响;提高力能指标的措施。     

双层转子异步电动机的研制

双层转子异步电动机由于其独特的电磁结构,兼有实心转子、鼠笼转子电动机的优点。根据近年来研制双层转子电动机的一些体会,在文中介绍了:双层转子电动机的电磁计算要领,转子实心筒的合金成分对电磁参数、电机性能的影响;提高力能指标的措施。     

逆变器馈电实心转子永磁同步电动机的研究

本文介绍逆变器馈电实心转予永磁同步电动机的研究方法。利用拉普拉斯变换求解电机电磁场方程,并对实心转子永磁同步电动机的主要电气参数进行解析计算。转子永磁体由非磁性导电套环或玻璃纤维套环所固定。本文还对这两种结构进行比较,分析其对电机运行的影响。     

基于时步有限元分析的实心凸极同步电动机起动过程转矩特性分析

采用基于于时间步长有限元计算的场路耦合法，分析了实心凸极同步电动机的直接起动过程。考虑了电机的实际绕组分布、磁极形状以及起动过程中转子运动因素的影响，计算了电机起动转矩，特别是脉动转矩以及起动时间，获得了电机动态特性的变化曲线。建立了实心磁极同步电动机直接起动时的二维电磁场动态仿真数学分析模型。对一台模型电机的起动特性进行了数值仿真计算，并通过试验验证了计算结果，验证了分析疗法的准确性。此法主要用于预测实心磁极同步电动机的起动特性。     

真空泵用定子永磁型与转子永磁型电机热性能对比

针对真空泵用驱动电机在额定运行过程中转子热膨胀积累导致轴承抱死的工程问题,根据实际真空泵驱动工况要求,设计了1台磁通切换永磁同步电机(FSPMSM)。利用有限元软件,分析对比了具有相同技术要求的FSPMSM,表贴式永磁同步电机(SPMSM)和内置式永磁同步电机(IPMSM)的电磁场、温度场及热应力场。综合分析了上述3种电机的性能差异,研究表明:FSPMSM的转子温升、轴承热形变等均优于2台转子永磁型电机。验证了FSPMSM相比于传统转子永磁型电机能更好地减小运行时的转子损耗与温升,为永磁电机拓扑结构的选择和新产品研发提供了科学的参考依据。     

基于 场路耦合的调速永磁同步电机损耗及温度场分析

基于ANSYS/Maxwell、Simplorer和MATLAB/Simulink仿真平台搭建了调速内嵌式永磁同步电机（IPMSM）场路联合仿真模型,进行了最大转矩/电流（MTPA）和弱磁调速控制策略下电机场路耦合仿真,得到了不同控制策略及不同负载状况下电机动态特性;采用三项铁耗分离模型,计算了不同工况下考虑谐波时的定子铁耗、转子铁耗、永磁体涡流损耗;搭建样机三维温度场有限元模型,通过有限元电磁场与温度场双向耦合仿真,分析了电机在不同工况下的温度场分布;实验结果验证了损耗及温度场分析结果的正确性。     

基于磁热耦合法的高速永磁电机温升计算及其应用

针对温升计算过程中材料的温度特性对损耗产生影响的问题,利用电磁场与温度场双向耦合的分析方法,并在求解过程中计及损耗的空间分布,从而实现高速永磁电机温升的准确计算。以一台15kW表贴式高速永磁体同步电机为例,考虑电机各部件装配间隙,运用磁热耦合方法计算了电机在额定转速时的温升情况,与传统温度场加载热密度法计算结果对比,并通过温升实验验证了双向耦合计算方法的准确性。以磁热耦合研究方法为基础,对高速电机护套的选材问题进行探讨,提出在护套上加装适当厚度的铜屏蔽层来降低损耗与温升,同时分析表贴式与内置式转子结构对对电机损耗与温升的影响,为高速永磁电机转子结构设计提供可靠有效的参考依据。     

大型同步调相机转子故障温度场分析

随着特高压交直流输电的发展,同步调相机以其快速动态响应能力重新受到关注,同步调相机的安全运行关乎电网的稳定性。论文以TTS-300-2型双水内冷同步调相机为研究对象,建立了其转子三维模型,计算并分析了转子不同负荷下、同一位置不同水路堵塞程度时的转子三维温度场,转子匝间短路和水路堵塞同时存在时的温度场以及转子水路堵塞时的热应力情况,评估故障产生的影响和同步调相机带病运行能力。结果表明,不同负荷下转子温度场分布相似;转子出现故障会导致温度分布不平衡;单个槽内堵塞匝越多,转子温度场畸变越明显;且随堵塞程度的增加,转子热应力随之增加。     

实心转子永磁同步电动机的动态转子参数及起动特性的计算

采用场路结合的方法,建立了求解了二维涡流场方程－－定子电压方程的耦合有限元方程。并借助了电路分析,计算实心转子永磁同步电动机起动过程 的动态转子参数,同时用端部系数计入端部效应的影响,从而获得转子胡滑差ｓ的变化曲线。在此了建立永磁同步电动机卢动过程的计算机仿真数学模型,用龙格－库解之,便可得到各种动态特性。此法可用于研究电机的起动特性、分析电机参数和永久磁钢特性及电机劝性能的影响,进而可改进电机的     

真空泵用反凸极永磁同步电机设计与性能分析

针对真空泵用驱动电机运行过程中存在转子温度高、散热难的问题,根据真空泵驱动工况的实际要求,设计了一台反凸极永磁同步电机和一台常规永磁同步电机。首先,利用有限元软件,分析了转子磁障尺寸对电机转矩的影响以及磁障层数对电感的影响,从而得出了转子磁障尺寸和磁障层数的合适值;其次,对两台电机的气隙磁密波形、空载反电动势和损耗等电磁性能进行了对比分析;最后,通过仿真对比分析了两台电机的温度场以及两者转子和转轴处的温升。结果表明,相比于常规永磁同步电机,反凸极永磁同步电机的转矩性能更好、转子损耗和转子温升更小,为新产品研发提供了科学的参考依据。     

ANALYSIS OF THE INTERFERENCE SYNCHRONOUS MACHINE

ABSTRACT

Interference synchronous machines operate at different speeds of the fundamental air gap field and of the rotor, because the fundamental permeance wave is produced by interference of open stator and rotor slots the numbers of which being slightly different. In the literature different names are used for this remarkable electrical machine (“Synchronous inductor motor”, “Vernier reluctance motor”). Interference synchronous machines are used as homopolar frequency generators with an axial field coil, as continuous running reluctance motors and as single- or double, - stack step motors with an axial permanent magnet.

In this paper the field of the interference synchronous machine is analysed by field wave theory. Speed,phase angle and length of the largest field waves reveal how synchronous and cogging torques are produced. Voltage and torque equations are derived by axis theory from the simplest model that is possible with five rotor teeth. The theory is applied on a fifty rotor teeth double-stack step motor. The inductances are determined by a difference method field calculation. The torque of the motor is then calculated and compared with measured values.     

考虑磁路饱和的永磁式同步电机计算

介绍一种考虑到磁路饱和的永磁同步电机转矩和电抗的计算方法。该方法利用有限元法对二维磁场进行数值解析，并给出包含正交磁化现象影响的d、q轴方程式。通过改变转子的位置计算水磁同步电动机的转矩和电抗，给出了转矩和电抗随转子位置变化规律的曲线。实验结果验证了其计算方法的正确性。     

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。