车用永磁同步电机定子铁耗的分析与优化

依据新欧洲驾驶循环工况,以减小电机中高速运行区间的铁耗为目标,对车用永磁同步电机（PMSM）的铁耗进行分析和优化。以一台额定功率35 kW的新能源汽车驱动用PMSM为对象,从电机成本和加工难度角度出发选择转子开辅助槽优化电机的铁耗;对比分析车用电机不同工况下的气隙磁密谐波含量,结合定子特征点处磁密轨迹的观测,分析高速磁场畸变对铁耗的影响;通过转子开辅助槽设计减小气隙磁密谐波,降低涡流损耗,优化齿顶铁损密度;优化后电机铁损最大可减小16%。通过负载试验验证了理论分析的正确性。     

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。     

改变定子铁芯面积对分数槽集中绕组永磁同步电机铁耗的影响

为研究改变定子铁芯面积对分数槽集中绕组永磁同步电机中铁耗的影响,针对定子槽提出了两组研究方案.在8极9槽永磁电机的基础上使用有限元软件,搭建了保证定子槽数不变仅增加定子槽宽整数倍和不改变每个定子槽尺寸仅增加定子槽数的两组电机.介绍了铁耗计算原理并通过仿真对比了两组电机谐波含量、定子轭部磁通密度和在不同转速下的铁耗与永磁...     

不同定子模块化结构对分数槽永磁电机性能的影响

在分数槽集中绕组(FSCW)永磁电机的基础上进行了定子模块化改造,设计了四种不同的定子模块化结构,包括非隔磁类(T型、齿轭分离型)、隔磁类(E型、C型),以及缠绕齿和非缠绕齿不同时带齿尖的两种新型齿尖结构。建立相应的有限元电机模型,研究探讨了定子模块化类型与齿尖结构对FSCW永磁电机性能的影响。仿真结果表明模块化结构永磁电机选取合适的定子间隙可降低齿槽转矩。12槽10极电机采用的缠绕齿带齿尖结构可提高电机性能。     

近极槽数永磁无刷直流轮毂电机齿顶漏磁优化

近极槽数永磁无刷直流轮毂电机的齿顶漏磁较大,严重影响着电机的力能指标。降低近极槽数轮毂电机齿顶漏磁对于提高电机性能有十分重要的作用。优化齿顶漏磁常用的方法是改变电机的极槽配比、极弧系数等,然而这些方法会受到电机设计要求、材料利用率以及空间利用率等因素的限制。在这些方法基础上,基于均匀气隙直流电机气隙磁场模型,分析电机定子齿顶冠部对齿顶漏磁以及电机损耗的影响,并基于一70极63槽三相无刷永磁轮毂电机样机参数,通过Ansoft软件RM、Maxwell 2D进行验证。在此基础上提出一种新的定子硅钢片叠压方式,以减弱近极槽数轮毂电机齿顶漏磁,降低电机漏磁系数,进而为电机优化提供一种新的优化方法并用Maxwell 3D验证其可行性。     

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。     

磁性槽楔对同步发电机参数与性能的影响

本文以三相同步发电机为研究对象,建立有限元仿真模型,分析了径向磁密基波、定子一阶齿谐波、空载励磁电流随不同相对磁导率定子槽楔的变化关系;采用有限元与能量法相结合的方法计算不同相对磁导率槽楔下的定子槽漏抗,并说明其变化规律;对定子磁滞损耗和涡流损耗进行计算,得出定子基本铁耗随不同相对磁导率槽楔的变化情况。综上分析,选择合适相对磁导率的磁性槽楔对提高电机性能有一定效果。     

直流偏磁情况下的定子永磁电机铁耗计算

提出了一种直流偏磁情况下的定子永磁电机铁耗计算方法。由于电机的特殊型结构以及逆变器供电等原因,定子永磁电机内部会存在直流偏磁现象。为此,首先使用爱泼斯坦方圈在不同交流磁密幅值情况下,进行了偏磁实验研究。基于实验数据以及传统偏磁铁耗模型,提出了一种考虑磁密幅值的偏磁铁耗计算模型。该模型能够较好地描述不同磁密幅值情况下直流偏磁对铁耗的影响。最后将该模型应用于电机铁耗计算,并与传统模型进行对比;电机损耗实验结果验证了该模型的可信度。     

不等齿宽提高多槽少极隔齿隔相绕组永磁电机转矩的方法

在一些特殊的低速直接驱动应用场合,要求电机要有较高的转矩密度.传统等齿宽近极槽永磁同步电机的齿槽结构约束磁负荷和线负荷的关系,成为其实现高转矩密度的瓶颈.为提高近极槽永磁同步电动机的转矩输出能力,采用交替不等齿宽和齿顶宽提高多槽少极隔齿隔相绕组永磁电机的转矩.通过分析多槽少极隔齿隔相绕组永磁电机的电路和磁路结构,推导了电枢齿齿磁通的解析表达式,揭示了交替不等齿宽提高电机转矩的本质.最后利用Ansoft有限元仿真软件分析了96槽80极外转子永磁同步电动机在不同齿宽时的转矩,以及电枢齿和辅助齿的齿磁密.结果表明,采用交替不等齿宽和齿顶宽降低了电机定子齿的饱和度,大幅度提高了隔齿隔相绕组永磁电机的转矩.     

绕线转子异步电动机的设计特点

1.磁负荷的选择电磁负荷的选择不仅决定了电机的主要尺寸,而且直接决定了电机的参数、运行性能以及使用寿命。选择较高的电磁负荷 AB_(?)可以缩小电机体积、节约有效材料;但太高会产生不良后果,引起空载电流增大,铁耗显著增加,使电机运行效率和功率因数下降,温度升高,噪声也随之增大,所以合理选择电磁参数是十分重要的。据设计和生产经验一般可按下列范围选择磁密:气隙磁密 B_(?)=6500～8000左右定子齿磁密 B_(T1)=15500～16000左右转子齿磁密 B_(T2)=16000～16500左右     

基于定子磁障的分数槽集中绕组永磁同步电机应用设计与分析

分数槽集中式绕组（FSCW）存在谐波含量大的缺点,易引起定转子铁心损耗和振动噪声问题,限制了其在高端领域的应用。以采用FSCW的12槽14极永磁同步电机(PMSM)为研究对象,使用有限元软件进行仿真,分析定子非绕线齿中的磁障对磁动势谐波、电磁转矩、铁心损耗及径向电磁力的影响,并与传统永磁电机进行对比。仿真结果表明,采用定子磁障的电机能够有效降低绕组磁动势低次谐波,1、3、5次谐波分别下降了87%、84%和30%,铁心损耗减小了21.1%,低阶径向电磁力减小了20%以上,实现了对噪声和振动的有效抑制。     

大型汽轮发电机定子线棒与铁心槽壁间夹紧质量的诊断

详细地介绍了大型汽轮发电机定子线棒与铁心槽壁存在间隙引起火花放电产生电腐蚀的原理，以及利用夹紧系数试验诊断定子线圈与铁心槽壁间隙的方法及原理。     

大型主泵屏蔽电机定子铁损试验研究

定子铁损试验是检验定子铁心绝缘、实际损耗以及铁心装配质量的重要手段。基于某大型主泵屏蔽电机铁损试验过程,介绍了铁损试验的原理、数据计算方法,并详细说明了定子铁损试验的试验步骤、测量方法及评定准则。     

异型槽单相异步电动机设计

结合空调压缩机用单相异步电动机异型槽冲片的结构特征,给出磁路计算中电机齿部轭部参数的计算方法。因异型槽冲片带来槽漏抗计算的特殊性,文中进行了理论分析,并给出计算公式。依据类比法思想,编写了数据库支撑的异型槽单相异步电动机设计软件。实例计算表明,电机性能与实测值吻合。     

磁性槽楔对永磁电机转子损耗及温度场影响

针对实心转子高压永磁电机定子铁心开槽会导致气隙磁导不均匀,气隙中谐波磁场引起电机转子温度升高,影响永磁体的电磁性能的问题,以一台315 k W,6 k V实心转子高压永磁电机为例,建立了样机的二维电磁场时步有限元模型及三维全域流体与固体耦合传热数学模型,给出了求解域及边界条件,通过求解计算模型,将计算数据与实验数据进行了对比,验证了所建模型的正确性。在此基础上研究了槽楔相对磁导率分别为3、5、7、9时对转子表面涡流损耗的影响,分析了磁性槽楔相对磁导率为不同值时电机转子及定子各部分的温度分布,计算结果表明定子槽楔相对磁导率数值的增加,电机的起动转矩降低,转子铁心涡流损耗逐渐减小,电机定子各部分温度先减小后趋于稳定。     

轮毂电机振动噪声抑制措施

外转子永磁同步电机作为轮毂电机较多地应用在电动汽车上,但以轮毂电机为目标的振动噪声研究却较少。以一台额定功率为10 kW、额定转速为500 r/min的轮毂电机为例,通过构建轮毂电机的2D有限元模型,对电机的径向电磁力密度和振动噪声特性进行有限元仿真计算。从极弧系数和定子齿上开辅助槽两个方面对外转子轮毂电机的振动噪声特性进行研究。仿真结果表明：轮毂电机极弧系数为0.72左右时,振动噪声特性较好;在定子齿顶开设不对称的双辅助槽显著提升了电机的振动噪声特性。     

Basic study of loss reduction effect by Stator‐Tooth slits in turbine generators. comparison between calculated results of generators and basic experiments

In this study, we investigate the loss reduction effect by stator‐teeth slits in turbine generators on the basis of electromagnetic field analysis and basic experiments. First, the loss reduction effect in the generator is estimated by the 3D finite element method and the theoretical solution of eddy current loss. Next, an experiment using a simple model that simulates the stator‐core ends of the turbine generator is carried out. It is clarified that the loss reduction effect by the slits depends on the frequency, flux density, and permeability of the stator teeth because the loss reduction effect weakens with the skin effect. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 183(3): 17–25, 2013; Published online in Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com). DOI 10.1002/eej.22345     

大型汽轮发电机定子铁心的温度分布研究

本文采用三维有限元法分析和计算大型汽轮发电机定子铁心的温度分布,并由绘图机画出铁心切片的三维等温线图。推导各向异性媒质中三维稳态温度场的有限元法计算格式。研究定子铁心各种损耗的大小及分布。作为实例,求解 QFS-300-2型双水内冷发电机定子铁心中部的温度场,并与电厂试验数据进行校核。