磁性槽楔对高压异步电机参数与性能的影响

针对传统路法在定量分析磁性槽楔对电机性能影响时表现出的狭隘性特点,以一台1250k W、10000V的高压感应电动机为例,建立了场-路耦合的二维瞬态电磁场时步有限元模型,分别对定子槽楔为不同磁导率时电机内电磁场进行了计算,分析了不同磁导率的磁性槽楔对电机内气隙磁密、气隙系数、槽漏抗、径向电磁力等电磁特征量的演变规律。并以此为基础,探讨了槽楔为不同磁导率时对电机起动、运行性能的影响。计算结果表明,磁性槽楔可以有效改善气隙磁密的分布、减小谐波含量、降低表面损耗和减小径向电磁力;随着槽楔相对磁导率数值的增加,电机的起动转矩、起动电流降低的较明显。最后,通过对槽楔相对磁导率为1的电机有限元计算结果与试验结果对比,验证了计算方法的合理性。     

发电机用磁性槽楔对电磁参数与性能的影响

以一台1MW隐极同步发电机为例建立数学模型,通过理论计算与有限元软件分析该电机采用不同相对磁导率的磁性槽楔时,对发电机的电磁参数与电机性能的影响。结果表明装有磁性槽楔的电机要比非磁性槽楔的电机气隙系数减小,气隙磁密波形更平滑,输出电压波形质量更好,励磁电流降低,但短路比减小,以及磁导率越大磁性槽楔所受电磁力越大。综合确定磁性槽楔选用相对磁导率为5的更为合理。     

采用新型磁性槽楔的永磁同步电机分析

针对磁性槽楔能够改善电机气隙磁导波形,减小气隙磁密谐波,削弱电机齿槽效应,从而减小电机损耗和转矩波动,提高电机效率的优异特性,提出一种新型的叠片式磁性槽楔。该结构能够进一步优化开口槽电机的气隙磁密波形,降低齿槽转矩,减小电机损耗,同时又不会影响电机定子槽漏抗。本文用解析法分析磁性槽楔磁导率对于气隙磁密谐波以及定子槽漏抗的影响,通过一台130kW的永磁同步电机模型,运用有限元仿真分析比较叠片式磁性槽楔与普通磁性槽楔的电气性能。     

气隙尺寸对高压异步电动机磁场及性能的影响

针对传统路法在定量分析气隙尺寸对电机性能影响时表现出的狭隘性特点,以一台355k W、6000V高压异步电动机为例,建立了场-路耦合的二维瞬态电磁场时步有限元模型,分别对气隙尺寸为不同数值时电机内电磁场进行了计算,分析了气隙尺寸对电机内气隙磁密、损耗、径向电磁力等电磁特征量的演变规律。并以此为基础,探讨了不同气隙时对电机起动、运行性能的影响。计算结果表明,加大气隙可以有效改善气隙磁密的分布、减小谐波含量、降低表面损耗和减小径向电磁力;但随着气隙尺寸数值的增加,电机的功率因数降低的较明显,而起动转矩、起动电流略有降低,相应额定电流值略有增加。最后,通过对单边气隙尺寸为2.5mm时的电机有限元计算结果与试验结果对比,验证了计算方法的准确性。     

采用磁性槽楔的笼型感应电机电磁振动特性研究

针对笼型感应电机运行过程中产生电磁振动的问题,探讨磁性槽楔对电机电磁振动的影响。以一台笼型感应电机为例,对同一电机分别采用普通槽楔与磁性槽楔进行磁场、电磁力及电磁振动的计算分析。基于瞬态磁场结果,对电机采用两种槽楔的气隙磁场进行了分析和比较,并得到了两种情况下电机所受电磁力。以电磁力为载荷,研究了电机的电磁振动并给出了振动位移曲线。运用频谱分析的方法,从时域及频域特征量的角度,定量分析了磁性槽楔对电机电磁振动的影响,最后结合实验对理论分析结果进行验证。同时计算电磁振动的方法亦可为研究同类型电机的振动问题提供参考。     

双笼转子高压隔爆磨煤机电机电磁性能计算与分析

针对传统路法在定量分析电机电磁性能时表现出的狭隘性特点,以一台315 kW、10 000 V双笼转子高压隔爆磨煤机电机为例,建立了场-路耦合的二维瞬态电磁场时步有限元模型,分别对电机在起动、额定运行时电机的电磁场进行了计算,分析了电机内气隙磁密、转子齿轭磁密、损耗、径向电磁力等电磁特征量。并以此为基础,计算了电机在起动、运行时的性能参数。最后,通过对电机有限元计算结果与试验结果对比,验证了计算方法。     

磁性槽楔在电机修理中的应用

电机修理时,如果将普通竹楔或环氧板槽楔更换成磁性槽楔,就可能改善电机性能和节电。特别是开口槽高压异步电机,节能效果更显著。因为磁性槽楔能使气隙磁密分布均匀,降低齿谐波的影响,降低脉振和表面损耗,并使有效气隙长度缩短,所以能改善电机气隙磁势波形,减少空载电流,改善功率因数,降低铁耗和温升,提高效率并减少电磁噪声和振动,延长使用寿命。     

潜水电机电磁噪声分析和对比

针对传统的潜水感应电机和一种具有更高效率的新型潜水永磁辅助同步磁阻电机（PMASRM）,利用多物理场耦合有限元仿真,分析和对比其电磁噪声。在电磁场有限元软件中对电机的气隙磁密和径向电磁力波结果进行二维傅里叶分解,分析了气隙磁场和径向力波的时空特性。PMASRM转子磁导作用产生的气隙磁密谐波空间阶次更高,造成的径向电磁力波阶次更高,可以降低电磁噪声水平。声学仿真结果验证了上述结论。     

开关磁阻电机振动分析

开关磁阻电机的电磁噪声来源于电磁振动,通过改变电机定转子结构,从而改变定转子气隙磁密,减小气隙中的径向磁密,同时减小径向电磁力与转矩脉动,达到抑制电磁振动的目的,减小了开关磁阻电机振动,并通过傅里叶分解径向磁密观察径向磁密谐波含量,分析定子振动。通过Ansoft求得电磁力密度加载到Ansys Workbench瞬态结构中定子上,观察定子结构应力变化。得到了新定子、转子结构能有效的改善电机的振动情况。     

磁性槽楔对大型永磁风力发电机性能的影响

介绍了磁性槽楔的种类和特点,以及磁性槽楔在电机节能方面的原理和实际作用。通过建立金风62型（1.2MW）永磁直驱同步风力发电机的电磁场模型,使用导磁性能不同的槽楔进行实际计算和测试,结果表明：发电机使用导磁性能较好的磁楔（相对磁导率为3～10）后,不论不带负荷还是带负荷,电机的气隙磁密分布都会较不使用磁楔变得更加均匀,磁密脉动和铁耗减小,气隙系数减小,电机的温升降低,效率得到提高。但同时应考虑到今后应尽可能地增大槽楔的电阻率,以减少槽楔自身的损耗,为永磁风力发电机效率的提高和优化设计提供计算依据。     

具有磁性和非磁性槽楔的汽轮发电机转子槽分度的计算与分析

为了研究汽轮发电机转子不同槽分度对电机电磁场的影响,以150 WM空冷汽轮发电机为例,建立了汽轮发电机的二维数学模型和物理模型。采用二维有限元方法,计算了转子带有非磁性槽楔和磁性槽楔时不同槽分度下的电磁场及发电机的饱和电抗值,并在此基础上研究了不同槽分度情况下非磁性和磁性材料的3种转子槽楔对发电机定、转子损耗的影响。计算结果表明,转子采用弱磁性槽楔和导磁导电的Fe-Cu合金槽楔后,发电机的饱和同步电抗相对于铝合金槽楔对应的饱和同步电抗减小,同时可以有效减小气隙磁密中的谐波含量,降低表面损耗。计算结果为发电机转子磁性槽楔和槽分度的选择设计提供了理论依据。     

基于槽极比选择的切向永磁同步电机永磁体涡流损耗抑制措施

为抑制切向永磁同步电机的永磁体涡流损耗,基于麦克斯韦方程和本构方程,对永磁体形状进行近似假设,构建了永磁体涡流损耗的估算模型。使用一种基于卡特系数概念的磁导函数来估算由于定子开槽引起的槽下磁感应强度变化。基于五台槽极比分别为1.05、1.20、1.30、2.40和3.60的电机设计方案对理论分析结论进行了验证。在负载电流和两倍负载电流下,分析永磁体损耗,得到了每台电机的径向气隙磁密曲线及其谐波含量。考虑到增加槽极比对定子铁耗和永磁体涡流损耗的削弱效果,给出了电机槽极比选择策略。研究结果表明,增加槽极比能减弱定子槽下磁感应强度变化,从而抑制气隙磁场中低次谐波含量,减小永磁体涡流损耗,使电机运行更加可靠,但也会引入更多高次谐波,从而增加定子铁耗。     

磁性槽楔对双馈异步风力发电机性能的影响

使用磁性槽楔可以降低电机损耗,提高电机运行效率,有效改善绕组温升。以1.5 MW双馈异步风力发电机为对象建立模型,对电机气隙磁密进行了仿真,并通过型式试验对仿真结果进行验证。结果表明:使用磁性槽楔后,风力发电机的气隙磁密分布得到一定程度的改善,脉振幅值减小了约16.3%;电机的空载附加损耗降低了27.25%,绕组温升下降了8.3 K,电机运行效率提高了0.4%。     

Formulation and mixing conditions of magnetic composite materials used for magnetic wedges in an interior permanent magnet synchronous motor

An interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) is characterized by its high efficiency. However, torque ripple and loss occur because of the spatial harmonics generated by air-gap permeance fluctuations. This study clarified that slot harmonic components can be suppressed by inserting magnetic wedges made of magnetic composite material in the slot opening of an IPMSM. First, the authors examined the torque and loss characteristics by varying relative permeability and saturation magnetic flux density of magnetic wedges using finite element analysis (FEA). Results indicated that the torque ripple and loss could be suppressed when the relative permeability of the magnetic wedge was μ_r = 10 to 22 and the saturation magnetic flux density was B_s = 0.5 to 0.75 T. Furthermore, the authors produced magnetic composite materials made of various soft magnetic material powders and examined their magnetic properties and viscosities. Results showed that a magnetic composite material with optimal magnetic properties and injectable viscosity could be manufactured using Fe-Si-Al with a low volume fraction.     

考虑铁心饱和的内置式永磁同步电机气隙磁场解析计算

准确分析电机结构以及磁饱和等因素对气隙磁场分布的影响是永磁电机设计、优化的关键。以分数槽集中绕组内置式永磁同步电机(FSCW-IPMSM)为研究对象,根据磁路分析方法和FSCW的分布规律,分别得到了考虑转子磁桥漏磁的空载永磁磁场解析模型和电枢反应磁场的解析表达式。考虑到定子齿槽结构以及转子内部永磁体分布,利用相对气隙磁导,将定子开槽和转子凸极对气隙磁场的影响考虑在内。重点结合定子铁心材料的B-H磁化曲线、定子铁心局部磁饱和特性引入铁心等效磁阻与动态磁导率来考虑定子铁心磁饱和对负载气隙磁场的影响。最后,有限元仿真和样机试验结果验证了理论分析的准确性,为该类电机的电磁设计和性能分析提供了理论基础。     

Halbach阵列永磁电机齿槽转矩分析与计算

为了削弱永磁电机齿槽转矩,提高电机气隙磁密,改善气隙磁场分布,采用分段式Halbach阵列磁体结构,使永磁体获得理想的单边磁场。利用Maxwell软件,建立电机二维有限元分析模型,计算空载时电机的磁力线分布,获得电机气隙磁密和齿槽转矩等电磁特性,并与传统径向充磁磁体电机进行对比分析。研究结果表明,该方法能有效削减齿槽转矩,提高磁密幅值,增强磁密正弦性。