客车用轮边电机的轻量化设计研究

针对客车用某型号永磁同步轮边电机的轻量化设计开展了分析。提出了电机轻量化的设计方案和原则,对电机的转子端板、转子冲片、机壳和后端盖进行轻量化设计。利用有限元分析软件对轻量化后的电机转子进行模态分析,并分析了轮边电机的随机振动。有限元分析结果满足电机的设计要求,可以确保轮边电机使用的可靠性。对轮边电机轻量化设计的探讨为进一步减轻电机质量提供了思路。     

基于有限元分析的电机联合仿真方法研究

采用有限元分析方法对电机进行联合建模仿真,充分考虑电机与控制系统的耦合特性,分析了定子电流、电磁转矩、转速跟随等系统动态响应特性,同时得到了电机在相应的控制策略下的磁场分布、饱和特性等电机本体电磁场瞬态特性。比较电机联合建模的仿真结果与基于电机数学模型的仿真结果,联合模型既可分析电机的外部电源激励电路,又可分析电机内部的电磁现象和反应,对电机性能实现精确分析。     

潜油永磁电机电磁振动特性分析

小功率永磁电机的振动主要来自电磁振动,电磁振动主要来源于电机的径向电磁力波,因此对电机的径向电磁力波进行了分析,给出了可能引起振动的主要力波的频率和幅值。对电机进行了磁固耦合分析,得到了电机的振动响应和声场的分布情况,分析了电机结构参数对电磁振动的影响。对电机进行了模态分析,获得了电机的固有频率,为电机设计过程中合理避开共振点提供依据。     

电机静止主动发热能力分析

为了实现在电机静止时能够提供不同的发热功率用于给电动汽车动力电池或乘员舱加热,对电机静止时实现电机主动发热的控制方式进行分析,并根据此控制方式在电机允许电流限值条件下,通过两种不同的方法分析计算电机静止发热功率的能力,计算出了在最大电流限制条件下电机在静止时发热功率能力与电机位置之间的关系,以及电机静止时主动发热能力与d轴电流之间的计算公式。最后,通过多组仿真及数据处理分析,验证了电机静止时主动发热能力与位置之间的关系与理论分析一致,以及在电机静止且d轴电流为定值时的电机发热功率与转子位置无关。分析结果能够用于根据电机转子位置最大利用电机发热功率、规范电机静止主动发热能力的验证测试以及电机静止发热时的控制标定。     

基于有限元法的车用永磁同步电机电磁噪声的评估

基于有限元法进行车用永磁电机的电磁噪声的研究,分析电机的动力学特性参数(振型、固有频率、阻尼)及电机空载和负载工况下关键工作点的电磁噪声,采用锤击法模态试验验证有限元模态分析的正确性。采用有限元法分析车用永磁电机关键工作点的电磁噪声,并通过模态试验获取电机的阻尼参数,提高电机电磁噪声分析的准确度。基于该方法可以在车用电机设计阶段预估车用永磁电机的电磁噪声特性,避免电机产生电磁共振,以振动噪声的抑制为目的进行车用永磁电机的噪声特性研究。     

新型磁齿轮复合电机的设计与分析

本文提出一种新型磁齿轮复合电机,该电机是将磁齿轮与游标电机相整合,使得游标电机的内转子与磁齿轮的外转子共同构成复合电机的低速转子,游标电机的输出转矩可以传输到复合电机的低速转子,从而提高了复合电机的输出转矩实现低速大转矩的直接驱动方式,同时充分利用了游标电机的内部空间,提高了复合电机的转矩密度。与此同时,电机的设计参数与原理将在本文给出。采用有限元分析法,对复合电机进行电磁分析。有限元的分析结果验证了理论分析的正确性。     

高速油冷永磁电机散热设计及分析

高速高功率密度油冷永磁电机，随着电机单位体积输出功率及损耗的增加与电机壳体表面积的减小，电机单位体积的发热量大，导致整机温升高，所以精准确定电机的各种损耗分布及数值，选取适合的冷却方式，并合理布局电机散热结构，对高速高功率永磁电机的设计尤为重要。本文从电机最大工作点的损耗计算入手，分析电机发热特点，优选电机的散热方式并按散热方式设计电机的冷却结构，对电机进行热仿真分析。以一台5 kW、13000 r/min航空油泵电机设计为例，对样机进行了散热结构设计及热场分析。试验数据表明，电机的各种损耗分布、数值计算及热场分析准确。     

分数槽永磁电机定子绕组双相短路电磁场与温度场分析

定子绕组短路故障是永磁电机电气故障的主要组成部分。以一台14 k W分数槽永磁节能电机为例,基于时步有限元计算方法,对永磁电机电磁场进行了分析计算,研究了分数槽永磁电机两相绕组相邻线圈短路对电机电磁场的影响。通过对电机内电磁场的变化,分析了线圈短路对电机输出性能、运行参数的变化规律。进一步对比分析了相邻线圈不同位置短路对电机运行状态的影响,并给出了引起电机运行状态改变的机理。最后,结合电机温度场的计算分析,给出了分数槽永磁电机两相绕组相邻线圈短路对电机温度分布的影响,所得出的结论对永磁电机故障分析与诊断具有重要意义。     

电机及其系统节能技术发展综述（待续）

介绍了目前电机系统节能中电机本体节能的产品及标准发展。分析了几种节能电机及其驱动方式,同时分析了节能电机用于电机系统节能时应考虑的因素。简单介绍了电机系统节能技术的发展动态。     

基于有限元法的开关磁阻电机结构优化

以四相8/6开关磁阻电机(SRM)为例,使用Ansoft有限元分析软件构建电机模型,并从减小电机转矩脉动角度去修改电机结构参数,构建了新模型。经过对新旧两种电机模型的仿真分析,从转矩脉动与电机性能两方面比较分析新结构开关磁阻电机的优缺点,为后续的优化研究奠定基础。     

Identification of machine parameters of a synchronous motor

This paper presents a method for estimating the machine parameters of a synchronous motor. The presented method is equally applicable for a wound field synchronous motor, synchronous reluctance motor, or permanent magnet (PM) synchronous motor, both the interior and surface-mount types. The method works particularly well for machines having a significant amount of space harmonics, such as synchronous reluctance and interior PM (IPM) machines, where the harmonics are predominantly the slot harmonics. It is also well suited for surface PM machines operating under saturation, where the harmonics are saturation-induced. The presence of these harmonics makes the parameter identification difficult. Most of the methods presented so far in the literature have failed to properly identify machine parameters in the presence of space harmonics. In this paper, the machine parameters, identified by using a proposed algorithm, are compared with the finite element and the experimental results to demonstrate the effectiveness of the presented method. Both interior PM and surface PM machines are considered.     

变频器谐波对电机效率的影响分析

随着变频调速系统在电力系统的广泠应用,为降低谐波对调速系统的影响。首先从理论上分析了目前调速系统中广泛使用的PWM调制方式的电压型变频器输出中可能存在的电压和电流谐波分量,并利用Matlab的Powersys库研究了PWM调制方式下的电压型变频器输出的各种谐波含量,并通过实例验证谐波对电机效率的影响。对变频调速系统中电机及变频器的选型提供一定的理论参考。     

Development of Motor Model of Rotor Slot Harmonics for Speed Sensorless Control of Induction Motor

This paper proposes a novel mathematical dynamic model to represent the steady‐state and transient‐state characteristics of rotor slot harmonics of an induction motor for sensorless control. Although it is well known that the rotor slot harmonics originate from the mechanical structure of the induction motor, a mathematical model that describes the relationship between the stator/rotor currents of the induction motor and the slot harmonics has not yet been proposed. Therefore, in this paper, a three‐phase model of the induction motor that depicts the rotor slot harmonics is developed by taking into consideration the magnetomotive force harmonics and the change in the magnetic air gap caused by the rotor slots. The validity of the proposed model is verified by comparing the experimental results and the calculated values. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 186(3): 63–74, 2014; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.22478     

新型高效低谐波绕组设计

介绍一种新型高效低谐波绕组,初步分析了该绕组磁势谐波的特点。采用有限元方法进行电磁场分析,表明新型高效低谐波绕组电机可以有效降低电机谐波,改善电机磁场分布。通过样机制造和电机试验,证实了新型高效低谐波绕组电机杂散损耗大幅度减小,电机温升显著降低。     

基于小波分析的优化PWM逆变系统控制

主要研究了变频调速过程中电机谐波和发热的难点问题。为此提出了采用小波分析实现谐波电压和电流的在线反馈跟踪,以获得谐波分量最小的优化控制方式。通过优化组合PWM逆变控制技术,使逆变器在整个输出频率范围内,保持电机谐波和发热最小的最佳工作状态。这种依据小波变换原理对IPM逆变输出电压进行采样,用DSP芯片软件完成小波计算测试谐波,适时性强,分辩率高,基波幅值误差小(误差精度小于5%),因而成功地解决了变频调速过程中PWM控制的谐波和电机发热问题。经实验测试,电机发热减少了35%,节能效率高,技术新颖,实用性强,为最终消除谐波实现闭环的PWM在线控制提供了一种新的设计思想。     

Performance characteristics of a triac-controlled single-phase induction motor having space harmonics in its magnetic field

The analysis of the steady-state performance characteristics of a triac-controlled single-phase induction motor having space harmonics in its magnetic field is presented. The analysis is based on the independent consideration of the fundamental and harmonic content of the motor applied chopped sinusoidal voltage. Each harmonic component is applied individually to the equivalent circuit of the motor having space harmonics in its field. The computed characteristics are checked experimentally.     

Ac Line Harmonics Caused by Three-Phase Half-Controlled Converters with DC Motor Load

ABSTRACT

This paper gives a study of line harmonics generated by three-phase half controlled bridge converters feeding separately excited D.C. motor. Analytical expressions for line current are given and dominant current and voltage harmonics have been computed for a typical system. The study shows that current has predominant low order harmonics, the second harmonic being significantly large as compared to other harmonics. The line voltage, however, has significant higher order harmonic components as well Line current harmonics are dependent on motor operating speed, whereas the voltage distortion factor is nearly independent of speed. On the other hand, percent current harmonics are nearly independent of torque, but the voltage harmonics and voltage distortion factor are dependent on load torque.     

城市路况下电动汽车驱动器最优开关频率选择探讨

新能源汽车在城市路况上低速行驶时，由于此时电机输出功率较低，电机驱动器将会运行在低调制比工况下，此时脉冲宽度调制（PWM）带来的谐波会与非理想开关过程带来的谐波对电机工作效率与性能的影响会增加。为了在这种工况下获得良好的电机性能，需要选择合适的电机驱动器开关频率最大程度的降低两种谐波的影响。通过综合考虑两种谐波的表达式，提出了一种开关频率的优化选择方案，并在MATLAB中对方案进行了计算和仿真验证。     

Suppression of Low-order Current Harmonics in AC Motor Drives via Multiple Reference Frames Based Control Algorithm

A novel control algorithm devoted to remove undesired low-order current harmonics in AC motor drives is presented in this article. The proposed control algorithm combines a suitable multiple reference frame synchronous harmonic estimator and multiple reference frame vector control implementation to suppress the undesired harmonics contained in the motor stator currents. This control technique can handle positive-, negative-, and zero-sequence sets, keeping a satisfying dynamic behavior. The control technique has been evaluated by numerical simulations and experimentally tested on a permanent magnet synchronous motor drive.     

谐波影响下的三相感应电机效率研究

从输入电源谐波的影响角度分析,通过ANSYS软件对具有不同气隙宽度、相同输出容量的三相感应电机进行仿真,从而得出不同谐波种类下及谐波含量下的三相感应电机的转矩特性曲线和功率特性曲线。经过多元线性回归得出三相感应电机效率与气隙宽度、谐波种类、谐波含量和转矩变化之间的关系公式,适用于普遍的三相感应电机效率计算。