无槽永磁直线同步电动机静态特性分析

建立无槽永磁直线同步电动机分层解析模型.由于电机等效气隙较长,漏磁较大,采用磁化电流法等效永磁体电流密度,电枢电流按实际情况考虑.以矢量磁位作为求解变量得到励磁磁场和电枢反应磁场的二维解,在此基础上分析电机的气隙磁密、电磁推力、自感和互感等静态参数.用有限元法验证解析结果;两种方法所得结果吻合较好,表明该解析法行之有效.     

稀土永磁同步电动机气隙磁场的研究

研究稀土永磁同步电动机气隙磁场特点,采用有限元法对典型规格进行仿真计算,求出空载气隙二维磁场的磁密分布曲线,并实测样机的空载气隙磁密和实际波形曲线.讨论了采用气隙隔磁法时,隔磁桥尺寸和气隙长度对永磁同步电动机空载气隙磁场和运行性能的影响.     

无槽永磁直线同步电动机的稳态分析

建立无槽式永磁直线同步电动机分层解析模型,由于电机等效气隙较长、漏磁较大,采用磁化电流法等效永磁体电流密度,电枢电流按实际情况考虑。以矢量磁位作为求解变量得到励磁磁场和电枢反应磁场的二维解。在此基础上求电机的电磁参数:气隙磁密、电磁推力、电感和电势等。进一步分析气隙长度对电机磁场的影响,用有限元法验证解析结果,两种方法所得结果吻合较好,表明该解析法行之有效。     

电磁制动器的两种解析模型的对比

提出一种直线电磁制动器结构方案。根据麦克斯韦电磁方程理论分别推导出了两种解析模型。然后,根据两种解析模型分别计算了气隙磁密分布、导体板中涡流分布以及力特性曲线,并采用二维有限元法验证了两种解析模型的准确性和有效性。结合使用两种解析模型,可以加深对直线电磁制动器制动特性的理解。     

城市轨道交通中直线感应电机的非线性设计

本文提出用于城市轨道交通系统的直线感应电机(LIM)的非线性设计方法.该方法采用二维时步有限元法和外部驱动电路联立求解,考虑LIM的磁轭和背铁材料中的磁饱和现象和运动速度对端部效应的影响,直接计算出LIM在起动和正常工况运行时的电流、电压、磁密、推力、效率等参数.与传统的线性设计方法相比,非线性设计得到的电流与推力关系更为准确,为正确选择电机的冷却容量和驱动变频器的伏安容量提供了可靠的依据.计算实例验证了新方法的有效性.     

基于有限元法的多相异步电机电磁场分析

采用有限元法针对一个六相异步电机建立了二维及三维电磁场分析模型.经后处理得到电流密度,气隙磁密的分布情况,以及功率损耗等结果,并分析比较了二维与三维的计算结果.分析结果表明二维计算结果与三维计算结果存在一定差别,二维模型结果并不能反应实际电机参数分布.采用三维电磁场,计算可得到更精确的电机性能参数,与实际电机更为接近,...     

稀土永磁同步电动机气隙磁场的研究

研究稀土永磁同步电动机气隙磁场特点，采用有限元法对典型规格进行仿真计算，求出空载气隙二维磁场的磁密分布曲线，并实测样机的空载气隙磁密和实际波形曲线。讨论了采用气隙隔磁法时，隔磁桥尺寸和气隙长度对永磁同步电动机空载气隙磁场和运行性能的影响。     

轴向双分裂发电机变压器漏磁场及穿越短路阻抗计算与分析

由于轴向双分裂发电机变压器绕组结构复杂,其短路阻抗较难准确地计算。为此,以1台轴向双分裂发电机变压器为例,建立了漏磁场和等效电路模型,对其进行了3维和2维漏磁场分析。并采用漏磁链法和场路耦合方法进一步计算了不同工况下的穿越短路阻抗以及分裂支路电流分配问题,将计算结果与实验值进行对比分析。结果表明:对于短路阻抗的计算,采用场路耦合的3维有限元法比2维有限元法及漏磁链法更接近实验值,3维有限元法计算误差2%,而漏磁链法最大误差达到了7.2%;与漏磁链法相比,3维有限元法能够更精确地计算变压器的漏磁场以及分裂支路电流分配问题。对分裂变压器短路阻抗的计算研究为分裂变压器的合理设计提供了参考依据。     

极槽接近表贴式永磁同步电机齿磁密解析计算

针对极槽接近永磁电机的齿部磁密计算问题,利用永磁体面电流等效法,推导了无槽永磁电机气隙磁密的解析计算公式。然后根据电机结构特点,提出了截取加三次函数拟合法,计算考虑饱和时定子齿部最大磁密。用有限元法对多台不同参数的样机齿部最大磁密法进行了计算,验证了截取加三次函数拟合法具有较高的精度。最后根据时步有限元法,得到了极槽接近永磁同步电机在旋转时齿部磁密具有正弦的周期性。     

二维正弦时变电磁场的串联约束问题

本文研究了计算二维正弦电磁场问题时，对串联导体施加电流约束，对闭合回路施加电位约束的方法，给出了施加串联约束时的约束方程，以及有限元计算的离散格式；最后通过实例计算，比较了不加和施加串联约束对场图和解答的影响。     

变压器导体中涡流损耗的数值计算

导体中的涡流损耗可以用求解二维正弦涡流方程的办法来算出。本文通过数值计算,给出工程上常用的一些不同尺寸比的导体在均匀磁场和直线分布的磁场内的涡流损耗曲线;并且探讨了处于实际变压器漏磁场中导体涡流损耗的算法,得出了需加电流约束的导体范围,为实际工程计算提供了依据。     

解析法求解涡流场

本文给出了一种计算亥姆霍兹方程的解析法。给出了单连通区域和多连通区域中的一般级数表达式及确定级数项系数的方法。计算多连通区域时，分析了约束条件表达式。应用本文提出的方法分别计算了单连通区域和多连通区域薄型导体中的涡流场，给出了计算结果及其涡流线分布图。     

汽轮发电机暂态分析中计及励磁电流集肤效应的时步有限元模型

在利用场路耦合时步有限元方法对汽轮发电机暂态过程进行仿真计算时,对励磁绕组模型的考虑,往往通过列写整个回路的电路方程表示;该方法无法准确描述励磁绕组中涡流的分布及其对损耗的影响等问题;为了准确的反映电机暂态过程下励磁绕组中涡流的影响,该文先对励磁绕组中各导体单独列写方程,再利用整个回路的电压方程将其联系起来,同时施加串联约束条件;最终得出考虑串联约束条件下计及涡流分布的励磁绕组新模型及基于该模型下的场路耦合时步有限元方程。以一台300 MW汽轮发电机定子三相突然短路情况为例,采用不同的励磁绕组模型进行时步有限元计算,通过对比分析励磁绕组中的电流分布与瞬时损耗等,说明该方法的合理性。     

用混合H－φ法计算三维瞬态涡流场

本文用混合棱边有限元一节点边界积分法对三维瞬态涡流场进行了数值分析计算。在涡流区以磁场强度Ｈ为状态变量，在非涡流区以简化磁标量位φ为状态变量。当非涡流区为广阔域或无界域时，和通常的有限元法相比，这种混合方法只需较少的变量，节省内存，适用于复杂煤质条件和复杂边界条件的涡流电磁场数值计算。同时，对Ｈ的直接计算减少了因借助位量计算所带来的微分误差。本文还分析了外部刚度矩阵的形成以及边界积分方程的奇异性。最后给出一个计算实例。     

有限解析单元法求解运动导体涡流场

使用线性有限元法求解运动导体涡流场,当单元Ｐｅｃｌｅｃ数大于１时数值解产生伪振荡。为克服这一困难,提出一处新的“有限解析单元法”,其基本思想是：在单元内构造满足节点条件 局部解析解或局部近似解析解作为形状函数,使用加权九法建立有限元方程。利用此方法研究了一维和二维运动导体时谐涡流问题,得到了很好的效果,初步验证了该方法的有效性。     

盘式永磁涡流驱动器的涡流软测量方法

针对永磁涡流驱动器导体盘在工作状态时无法直接测量涡流的问题,提出一种涡流软测量的方法。建立永磁涡流驱动器的解析计算二维模型,引入矢量磁位构建偏微分方程组,借助各层的边界条件,得到了导体铜盘涡流的解析解,从而得到导体铜盘上的涡流分布规律。采用该模型,永磁涡流驱动器在运行过程中所产生的涡流密度可以通过转差速度和气隙宽度的测量结果计算得到。之后应用涡流软测量模型,分析导体盘涡流密度大小随气隙宽度和转差速度变化的变化规律。所有计算得到的软测量结果都进行了基于有限元法的仿真验证。结果表明,涡流解析计算有较好的准确性,该软测量模型的结果平均误差约为2%,为永磁涡流驱动器运行过程中涡流的计算和产品优化设计提供了重要依据。     

用GALERKIN有限元法分析三维及准三维涡流场

本文采用Galerkin有限元法推导了三维,准三维涡流磁场的弱解形式.并利用所得结果,计算了一台三十万千瓦汽轮发电机端部磁场.     

线性瞬态涡流场定解问题中的法向边界条件与解的唯一性

电磁场初边值问题包括场的约束方程和定解条件。目前，许多文献使用含有磁感应强度法向分量边界条件的初边值问题来求解线性瞬态涡流场。对于涡流场的求解而言，这种初边值问题是否有唯一解，是一个基本的理论问题。该文使用反证法，利用非涡流区中的标量位函数，构造了功率积分表达式和能量积分表达式，引入了一个在整个场域有连续一阶偏导数的新函数，在此基础上，证明了含有磁感应强度法向分量边界条件的涡流场初边值问题有唯一解。作为应用，该文针对通有单脉冲电流的单匝圆环线圈平行放置在半无限大导体上方的瞬态涡流问题，用拉普拉斯变换的方法求出了导体中涡流密度向量的解析表达式。     

FE calculation of transient eddy currents in thin conductive sheets using dynamic boundary conditions

This paper presents an FE modelling approach for the calculation of transient eddy currents in thin conductive layers, where the complexity of the geometry prohibits both a detailed FE modelling and the use of analytical tools. The method allows an estimation of the maximum values of eddy currents at a highly reduced modelling effort and the use of a commercial FE software package. A prerequisite is a slowly varying magnetic field that can be assumed to be unaffected by the eddy currents. It is shown that neither the source of the magnetic field nor the insulating environment has to be modelled. The model is built up exclusively from 2D elements and is excited via the magnetic vector potential. The spatial distribution of the latter is calculated separately in a magnetostatic calculation based on Biot–Savart's law. It is then applied in time-varying form as a dynamic boundary condition at every node of the model. The method was applied to a simple problem for which the results of a detailed FE calculation were available, to document its validity. Further numerical results are presented for the plasma vessel and the heat radiation shield of the Wendelstein 7-X fusion experiment in the case of an emergency discharge. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.