利用多层理论对光滑实心转子异步电机的分析研究

多层理论是一种处理电磁场问题,特别是实心转子异步电机中场的问题的一种有效的方法。当利用它来分析实心转子异步电机时,其计算要比有限元法简单得多,且能考虑转子内部材料磁导率沿径向的变化。本文阐明了多层理论的基本原理,迭代计算方法,分层数、层厚与计算准确度的关系。把它应用于一试样机的分析时,其计算结果与实验结果相吻合。     

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。     

光滑实心转子异步电机等效电路参数的二维计算方法

实心转子异步电机等效电路是设计和性能分析的重要手段,等效电路的参数需要通过电磁场求解获得。文中分析比较了光滑实心转子异步电机等效电路参数的4种二维计算方法,对其中的3种进行了改进。为考虑曲率半径效应影响,改进为在圆柱坐标下求解实心转子电机线性时的电磁场,推导了转子阻抗表达式;改进了分层法和透入深度法,使其在原本能考虑转子铁心饱和的基础上,更考虑了定子铁心饱和。采用折算至转差频率的场路耦合非线性谐波场,计算电机磁场。分别用4种算法结合转子端部系数,计算电机转子等效电路参数。在一台实验样机上将4种算法计算结果与实验进行了比较,说明了转子铁心饱和效应、考虑曲率半径和转差率对转子阻抗角的影响。分层法和透入深度法计算量小,有限元非线性谐波场适用范围广。该文为计算实心转子电机参数提供参考。     

应用多层理论分析实心转子异步电机 应用多层理论分析实心转子异步电机

自 Greig 教授和 Freeman 博士1967年首次提出电机多层理论模型以来,它在分析电机,尤其实心转子异步电机方面得到了广泛的应用和发展。本文作者在文献[1]中详细阐明了这种多层理论的基本原理及迭代计算方法,并应用它针对一光滑实心转子异步电机进行了分析计算。本文将在文献[1]的基础上,根据阻抗的矩阵传递的观点,来进一步阐明多层理论及其应用。     

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。     

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。     

开槽实心转子电机磁场及性能分析

在转子表面轴向开槽可以改善实心转子异步电机的起动性能。通过三维有限元法研究实心转子异步电机的电磁性能,可以充分考虑铁心饱和、端部效应和磁场轴向分布等因素,与样机实验数据比较,验证了三维有限元仿真建模的正确性和准确性。基于三维有限元模型的分析,得到转子开槽个数和深度对实心转子电机电磁性能的影响,说明了合理的开槽可以有效提高电机的起动转矩,研究结果能够为该类电机的优化设计提供依据。     

螺旋运动实心转子异步力矩电机的电磁理论与设计问题

本文运用解析法分析了螺旋运动实心转子异步电机的电磁场,求出了在转子中各点的B、H、E、J和F的表达式。通过对100吨电动螺旋压力机驱动电机的设计,指出当轴向运动速度V_z与圆周运动速度V、相比不大时,其设计计算可先按一般旋转电机方法进行,然后,再予以适当修正。文中提供了设计值和试验结果。     

三维行波电磁场的有限元法

本文导出三维行波电磁场的复动态位有限元法,并对干单一导电媒质的情况,将复动态位简化为一个复矢量位,使计算工作量减小。导出时考虑了实际电机电磁场问题所具有的多种边界条件。用这种方法对异步电机空心杯转子的电磁场进行了计算,所得结果与解析解一致。     

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。     

不同转子结构高速感应电动机电磁性能分析

高速感应电机电磁设计的关键问题是电机的转子结构形式的设计。本文采用场路耦合的有限元法,针对转子叠片闭口圆形槽、光滑实心转子、实心转子表面镀铜和实心转子开缝4种转子结构下的18MW大容量高速感应电机进行了电磁设计及性能分析,得到了4种转子结构下的高速感应电机的特点。此容量的高速感应电机为目前最大容量,此前从未有过。     

复合实心转子异步电动机的起动特性仿真

本文运用状态变量法和坐标变换理论建立了实心转子异步电动机的稳态和动态特性仿真模型，考察了随转速而变化的实心转子参数对动态特性的影响。用定步长四阶龙格－库塔法对几台个有不同转子外层材料的复合实心转子异步电动机的起动性能进行了数字仿真计算，并进行了测试，计算结果与试验值基本相符。     

锥形转子永磁电机的结构对性能参数的影响

锥形转子永磁电机具有与普通永磁电机不同的结构特点,电机的分析计算有其特殊性,以简化方法计算容易得出误差较大的结果.以三维有限元法分析了不同结构参数下锥形转子永磁电机的磁场分布,结果表明其磁场沿轴向分布比较均匀,并且气隙磁场随着转子轴向位移的增大线性降低.在此基础上,分析了锥角,转子轴向位移,永磁体形状等结构参数对交直轴电感、转矩等的影响,结果表明交直轴电感参数在不同的永磁体形状下随着转子轴向位移有着不同的变化趋势,锥角影响着交直轴电感的变化幅度,转矩随着转子轴向位移的增大而减小.同时计算分析的正确性通过样机实测值得到了验证.     

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。     

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.     

IMPEDANCE CALCULATION OF SOLID SALIENT-POLE MACHINE AT ASYNCHRONOUS OPERATION

ABSTRACT

This paper calculates the impedance of salient-pole machine, using the finite element technique, also the induction torque calculated for asynchronous operation. The flux distribution and Poynting vector are also calculated by finite element method (FEM).

The impedance calculation formula of the solid pole which has nonlinear magnetic characteristics is obtained analytically by using the solution of the two dimensional problem taking into consideration the magnetic saturation of the solid rotor induction motor