基于耦合场的永磁电机损耗及温升分析

高密度永磁同步电机因其损耗及转子散热条件恶劣,会造成内部永磁体由于高温而产生高温退磁风险。本文利用电磁场与热场进行双向耦合仿真,分析永磁同步电机温升。在电磁仿真中进行永磁电机损耗计算,考虑定子电流谐波对电机损耗所产生的影响,以及考虑温度对电机材料属性的影响。将损耗输入温升计算模型,并不断进行电磁仿真的材料温度特性更新及损耗更新,从而得到更为准确的电机温升分布。并研究了利用流体流场因素对电机关键部位温升所产生的影响。通过样机进行温升实验,验证了仿真模型的准确性,为永磁同步电机的温升计算提供了依据。     

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。     

基于场路耦合的双余度永磁同步电动机特性仿真分析

介绍了一种各相绕组间低热耦合无电磁耦合的双余度永磁同步电动机,建立了其数学模型,设计了其调速和均流控制系统。在Ansoft中建立了双余度永磁同步电动机本体有限元模型,并在Simulink中搭建了采用id=0控制策略的SVPWM矢量控制系统模型,通过Ansoft Simplorer实现了该电机场路耦合的联合仿真。对空载运行、额定负载运行以及拖动0.7倍额定负载由双余度切换至单余度运行时的特性进行了仿真分析。仿真结果表明,场路耦合的联合仿真能够考虑到电机本体模型因磁路饱和造成的非线性和转子磁场谐波的影响,较单纯的Simulink仿真更接近实际,可以用于指导样机控制系统参数的设计和优化。     

基于磁热双向耦合的永磁电机损耗和温升分析

为了研究永磁电机材料（铜、钕铁硼）的温度特性对高速永磁电机的损耗和热性能的影响,在考虑电机部件装配间隙的基础上,提出一种磁-热双向耦合方法,根据电机电磁场实际损耗分布加载到其温度场中,绕组、永磁体等部件损耗随温度变化情况实时更新至电磁场,通过3-D瞬态有限元方法实现电机电磁场-温度场的多重迭代收敛计算。以一台15kW高速永磁电机为例,通过两种（磁-热双向、磁-热单向）不同的计算方法对该类电机在不同供电条件（正弦波供电及变频器供电条件）下的损耗及温升计算结果与样机试验结果进行对比和分析。结果表明,通过磁-热双向耦合方法所获得的结果与实验结果更为一致,验证了所提出的磁-热双向耦合法的准确性及优势,为提高该类电机损耗和温升计算精度提供指导。     

基于场路耦合的永磁同步电机性能分析

在伺服控制系统中,控制器对内置式永磁同步电机(IPMSM)的性能影响较大。采用时步有限元分析方法,通过在Maxwell中搭建IPMSM三维和二维瞬态电磁场有限元模型,在Simulink中搭建了电机控制算法的模型。经由Simplorer软件接口技术将有限元模型和电机控制算法模型相结合,构建了永磁同步电机的场路耦合仿真模型。分析了电机在不同控制策略和工况下的转矩、电流、损耗、弱磁调速范围等数据,为IPMSM伺服调速系统的计算及优化设计提供了合理的方法。     

永磁力矩电动机流体场分析与温升计算

利用流热耦合场对力矩电动机的温升进行了研究。着重研究机座表面散热系数对水冷电机通水和不通水状态温升的影响,通过循环迭代法获得不通水状态电机机座表面散热系数。通过试验验证,该方法获得的散热系数较接近电机实际散热能力。文章研究了不同冷却水温对该电机散热情况的影响,为该类电机设计时初始水温的选取和电机散热条件的改善提供参考。     

基于场路结合法的永磁同步电动机设计分析软件

软件可在界面中输入电机设计参数,然后通过VB对Amys二次开发,利用参数化设计语言APDL,建立电机模型并对永磁同步电机(PMSM)内部电磁场进行计算分析,得到所需要的数据和图形;然后通过场路结合法计算得到电机的工作特性,并且编写与Matlab的接口程序,调用PMSM仿真模型,对电机暂态性能进行仿真.软件系统具有界面友好、操作方便、精确性较高的特点,对电机设计人员有一定的指导意义.     

基于场路耦合时步有限元的永磁同步电动机瞬态特性研究

本文采用场路耦合时步有限元法对永磁电动机进行瞬态特性研究.采用边界周期性条件耦合电动机定、转子相对运动边界,并考虑定子绕组分布和磁极形状,结合电磁场分析方法和控制策略建立瞬态数学仿真模型,通过实验验证了仿真模型的有效性.     

场路结合法设计分析内置式永磁同步电动机

采用场路结合法设计稀土永磁同步电动机.运用有限元分析软件ANSYS计算永磁同步电动机电磁系数,针对15 kW永磁同步电动机的设计,计算与分析样机的交直轴电枢反应电抗,并对气隙和永磁体磁化方向长度等结构参数对电机性能的影响进行了分析.     

基于场路耦合的永磁电机高频径向电磁力波分析

振动和噪声的大小是衡量家用变频空调压缩机品质的指标之一。针对家用变频空调压缩机出现的高频噪声问题,以一台6极9槽家用空调压缩机用永磁同步电机及其控制系统为研究对象,基于场路耦合法,对常规空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术及其控制策略所引入的谐波电流成分与高频声振响应特性进行研究。首先通过解析法分析了永磁电机高频噪声源的产生机理。其次从原理上阐述了电流谐波对径向电磁力波的阶次特征与频率特性的影响。然后建立了永磁电机的场路耦合模型,详细分析了不同负载工况下高频径向电磁力波频率与开关频率的关系。最后采用声振特性试验进行了验证,结果表明：场路耦合模型可以考虑电机本体、控制策略以及开关频率等非线性因素引起的高频电流谐波影响,并得出了高频径向电磁力波频率与载波频率的关系式,为永磁电机的高频噪声预测以及减振降噪提供了参考。     

基于场路结合的永磁无刷直流电动机仿真

介绍永磁无刷直流电动机采用场路结合方法实现高精度计算机仿真的研究,其中,由电磁场求解获得气隙磁密及反电势信息,使仿真符合实际同的真实情况;由电磁场求解获得电机电感参数,使电机的设计阶段预测特性为可能。样机的计算波形与实测波形的一致性验证了该方法的实用性和高精度。     

基于场路耦合方法的变压器绕组环流损耗计算

对电力变压器低压大电流单螺旋绕组的环流损耗进行了计算及分析,开发了计算软件,计算了一台31 500kVA变压器的低压绕组中各并联支路电流,进而计算了环流损耗。     

永磁电机分析的场路耦合时步有限元法

在建立了永磁同步电机的完整场路耦合模型的基础上,采用时步有限元的方法来分析永磁同步电机。运用气隙边界运动法来模拟转子的运动,再结合转子的机械运动方程,从而可求得永磁同步电机的暂态过程和运行特性,给出了计算和求解的过程。通过对一台永磁同步电机的有限元仿真,验证了模型的合理性,为永磁同步电机的分析和优化设计提供了借鉴。     

基于场路耦合的磁阀式可控电抗器损耗特性分析

磁阀式可控电抗器(MCR)因磁阀处铁芯截面积减小而导致局部磁密增大,加之MCR铁芯常工作于饱和状态,因此其损耗较常规的变压器、电抗器大得多。这些损耗引起局部温升过高,影响MCR的正常运行甚至造成过热损坏。不同的磁阀结构对MCR的漏磁、损耗的影响难以通过其等效模型反映,需要采用场路耦合的方法建立电-磁-热多物理场模型进行分析。本文针对集中式、两侧分布式和均匀分布式3种不同磁阀结构的MCR在有限元仿真软件中建立模型研究其损耗特性。此外,考虑到均匀分布式磁阀在实际加工中往往由硅钢片与磁阻材料堆叠而成,对不理想的工艺条件导致的磁阀的不规则分布及其损耗特性进行了分析。仿真结果表明,理想情况下均匀分布式磁阀结构的MCR漏磁最小,损耗最低;不规则分布磁阀会引起局部损耗过高。最后,分析了均匀分布式磁阀结构MCR的温度场分布,为其实际运维中的温度检测提供理论指导。     

高速永磁屏蔽电机损耗分析与温升研究

损耗是影响电机效率和发热的重要因素,定子屏蔽护套作为高速永磁屏蔽电机损耗的主要来源,合理的设计是保证电机可靠安全运行的关键。本文基于有限元模型计算分析电机定子屏蔽护套的涡流损耗以及电机温升分布,并对屏蔽护套损耗敏感性因素进行研究;通过样机试验分离出定子屏蔽护套涡流损耗。试验与理论分析结果基本一致,验证本文所建立的高速永磁屏蔽电机有限元模型的正确性,对今后屏蔽电机的分析、设计具有理论指导意义。     

永磁同步电机无位置传感器运行场路耦合分析

为精确设计基于凸极跟踪的无位置传感器控制系统,在分析高频电压信号激励下永磁同步电机数学模型的基础上,提出一种基于场路耦合法的永磁同步电机无位置传感器控制系统分析与设计新方法。该方法建立在永磁同步电机三维电磁场分析模型和基于转子磁场定向的无位置传感器控制系统模型上,通过场路耦合法进行协同仿真研究,仿真结果可精确反映无位置传感器运行性能和高频电压信号激励下永磁同步电机与控制系统的相互耦合特性。在此基础上建立了与仿真系统完全对应的实验系统,实验结果与仿真结果一致,表明该分析设计方法的正确性和可实现性。     

功率步进电动机的损耗及温升过程

目前研究步进电动机的损耗及温升问题的文献资料极少见到。本文通过对步进电动机结构特点和运行特点的分析,导出了铜耗及铁耗的计算公式,着重研究了损耗与频率、温升与频率的关系,从而得到了在任意控制频率下定子绕组动态温升的解析表达式。对于已经制成的电机,提出了一套测试方法,通过2～3次试验,就可以测出步进电动机在损耗方面及温升方面的有关全部参数。根据这些参数不但可以计算出任意控制频率下绕组的瞬时温升及隐定温升,也可以计算出相应频率下的铜耗及铁耗。试验结果表明,本文提出的计算公式、测试方法及有关结论具有一定程度的准确性。     

基于场路耦合时步有限元法的永磁同步发电机设计

首先根据传统方法设计了一台永磁同步发电机,然后通过对其等效磁路的分析进行空载气隙磁密和漏磁系数的解析计算,最后再利用场路耦合时步有限元法对所设计电机分别进行空载和额定负载时瞬态磁场的分析和空载时气隙磁密及漏磁系数计算值的验证.结果表明,所设计电机磁场分布合理,各项指标均达到设计要求,且气隙磁密及空载漏磁系数的解析值和有限元计算值也吻合得较好,证明了分析和设计的有效性.     

稀土永磁同步电动机转子温升探讨

稀土永磁同步电动机在正常运行时，理论上转子无基波损耗，转子温升应该较低，但在实际中由于磁钢涡流损耗和谐波损耗等不可避免的问题引起转子发热，温升增大。针对作者研制的一台REPMSM在试验时出现转子温升过高现象，该文对转子结构、槽配合以及稀土永磁材料等进行分析，提出了降低转子温升的解决方法。通过实验可知，磁钢的涡流损耗对REPMSM的转子温升影响很大。     

螺杆泵永磁交流伺服电动机温升计算及分析

以一台31kW油田用螺杆泵永磁交流伺服电动机为例,运用理论与实验相结合的方法,得出电机各部分损耗。利用有限元方法,在确定热源和边界条件下,对电机稳态温度场进行了计算,提出了三维温度场计算端部散热处理的新方法。同时,建立了等效热网络方法的数学模型,列出各节点的热平衡方程,计算出各节点的温度值。并将两种方法的计算结果与实测数据相对比,验证了该方法的准确性,为永磁交流伺服电动机的温度场计算提供了参考依据。