基于杂散损耗分析的感应电机定子齿参数优化

为研究低杂散损耗的定子齿参数,对引起杂散损耗的电机谐波磁场进行了理论分析,建立了有限元电机杂散损耗计算模型,分析了11 k W铸铝转子感应电机定子齿参数变化对电机杂散损耗的影响。分析结果表明,定子齿参数对电机杂散损耗影响程度由大到小依次为定子齿顶拱高、定子齿顶宽、定子齿宽和定子齿顶高。在保持电机转矩特性的前提下,结合有限元分析结果,对感应电机定子齿参数进行优化,电机杂散损耗降低了29.8 W(约占优化前杂散损耗的23.4%)。     

行波型超声波电机定子的对比实验研究

根据定性分析超声波电机设计所涉及的材料、结构和尺寸等问题,设计了不同结构参数的定子.利用有限元法建立了带齿的行波型超声波电机定子的模型,并进行定子的振动模态分析和共振频率的计算.通过实验测试超声波电机的输出特性,分析了不同结构参数的定子对超声波电机输出特性的影响.最后,通过分析结果和实验结果的比较,对超声波电机弹性体厚度与压电陶瓷厚度的比值范围提出了一定看法.     

考虑磁致伸缩效应的电机应力数值仿真与实验

电机振动噪声的来源之一是电机定子铁心硅钢片的磁致伸缩效应。首先建立电磁-机械耦合数值模型,并在有限元分析软件中进行计算,研究磁致伸缩力单独作用与电磁力单独作用对电机定子硅钢片的影响。数值仿真结果表明:电机定子结构中磁致伸缩力为主要应力来源,定子铁心硅钢片中低频振动频率为供电频率的1倍频率与2倍频率。根据仿真思路设计实验,取出电机转子以保证主磁路通过电机定子,通过振动测量设备采集电机定子表面的振动信号进行分析,对仿真结果进行证明。计算理论与实验方法对分析磁致伸缩效应对电机定子振动噪声的影响具有重要的指导意义,对电机低噪声化的研究具有一定的学术意义和参考价值。     

感应电机定子温度场的数值计算

针对中小型感应电机结构复杂热模型难以建立的问题,以一台小型感应电机为例,采用有限元方法,建立了电机的二维温度场数值计算模型。给出了定子二维温度场计算的泛函以及相关热性能参数的计算方法;计算了不同负载运行时样机定子的稳态温度场。计算结果与实测值的比较,验证了所采用计算模型及方法的合理性。该电机温度场计算模型可以应用到其他同类电机定子温度场的计算与分析。在该温度场计算模型的基础上,分析比较了机壳散热翅高度的变化对电机定子温度场的影响,研究了气隙温度对定子温度场的影响。     

永磁电机定子参数化建模及结构灵敏度分析

电机定子固有频率的研究对降低电机电磁噪声和抑制电机的振动有重要的意义,本文在Ansys中基于参数化程序设计语言(APDL)实现了电机定子结构的参数化建模,并在此基础上对电机定子的低阶固有振型和固有频率进行了仿真计算,通过定子模态试验验证了该模型的有效性,最后对齿数、轭厚、铁心外径、机壳厚度以及定子轴向长度等主要结构参数对定子总成振动特性影响进行了灵敏度分析,结果表明,机壳厚度和铁心外径对定子总成固有模态的影响最大,而铁心长度对定子固有模态的影响较小,为电机定子结构的设计和优化提供了重要依据,为进一步实现低电磁噪声电机的定子结构设计提供支持.     

大型发电机定子绕组冲击电压分布

首次提出了大型发电机定子绕组的高频和低频暂态模型，提出了测量暂态模型参数的方法，并实测了模型中参数的频率特，模拟并实测了电机定子绕组冲击过电压分布及其波形；最后用ＥＭＴＰ程序计算了电机定子绕组的过电压分布及其波形，实测结果和计算结果非常吻合。     

五相感应电动机定子绕组匝间短路仿真分析

建立了五相集中整距绕组感应电动机定子绕组匝间短路时的统一模型.通过该模型,可以分析定子各种短路故障及各电机参数对定子绕组匝间短路的影响.针对电机一相出现匝间短路时的情形,利用Matlab/Simulink 进行了仿真计算,通过对比Ansoft场路耦合计算结果,可以发现,两种结果是相吻合的,在一定程度上验证了所建立模型的...     

基于等效磁路法的轴向永磁电机效率优化设计

针对双转子单定子模块化轴向永磁电机的磁场和性能计算,基于等效磁路法提出一种快速计算模型,探讨了定子内外径、永磁体轴向长度、气隙长度等参数对电机损耗和效率的影响。针对一台30k W定子模块化轴向永磁电机进行了效率优化设计,进一步利用所提出的等效磁路模型计算了电机气隙和定子齿的磁通密度波形、感应电动势等。该模型考虑了磁路饱和、电枢反应、漏磁通以及定转子相对运动的影响,将计算结果与有限元法进行对比,验证了模型的正确性与优化设计的有效性。     

基于电磁场数值计算的变频供电感应电机耦合电容与轴电压的分析

PWM变频供电驱动电机系统共模电压在电机耦合电容作用下会在轴承上产生轴电压和轴电流,影响电机的安全运行。对电机耦合电容的准确计算有助于合理预测轴电压的大小。本文在分析驱动系统共模模型基础上,建立了电机耦合电容计算的有限元分析模型,求得电容参数。比较了二维和三维有限元下电容计算结果,指出绕组端部对定子绕组与转子间耦合电容Cwr有较大的影响,计及端部时得到的电容Cwr更接近实测结果。采用定子绕组电磁散线计算模型可以大大提高定子绕组与铁心间电容Cwf计算精度。在不同电机端部结构参数下进行分析计算,发现定子绕组端部伸直部分长度和鼠笼端环的轴向长度是影响电容Cwr的两个主要参数。对变频供电下的感应电动机进行三维瞬态电场有限元分析,表明轴电压为共模电压的镜像,证明了电容分析模型是有效的。     

船用永磁同步电机定子模态与振动研究

船用电机往往对振动具有很高的要求,对电机进行优化设计是非常必要的。由于目前对电机振动的研究大多基于薄壳理论,无法考虑定子铁心叠片结构、定子齿槽结构和电枢绕组对电机振动造成的影响。针对上述问题,首先通过试验对有限元仿真模型进行修正,然后采用修正后的有限元模型对三种不同槽型的定子结构进行仿真分析,分别计算了在不同轭厚、齿长、齿宽的结构参数下电机的模态参数和振动情况,并得出了一系列的结论,为类似电机的振动优化设计提供参考。     

大容量推进电机电枢定子建模方法及固有振动特性分析

为避免推进电机在工作时发生共振，需要对推进电机的定子进行模态分析。首先用不同方法对推进电机缩比定子绕组端部建模进行模态仿真计算，以确定合理的简化方法。对推进电机缩比定子与全尺寸定子进行模态分析，二者之间有一定的相似性，并采用机电类比解析法求解了定子和定子-绕组模型的固有频率，与有限元解具有较高的一致性，还分析了定子径向模态对各种参数的敏感性，最后通过对缩比定子进行锤击法模态测试，验证定子有限元分析模型的建立方法和计算方法的有效性。结果表明：推进电机缩比定子绕组采用附加质量法建模更为合理，且缩比定子与全尺寸定子振型存在相似性。此外，采用解析法可以准确有效地得到定子的固有频率；定子径向模态对材料的密度和弹性模量的敏感性较强。     

基于参数敏感度的双凸极永磁型双定子电机的优化设计和性能分析

双凸极永磁型双定子(DSPMDS)电机是针对电动汽车(EVs)驱动电机的应用要求,融合了双定子电机理论和定子永磁型双凸极电机理论,具有高转矩密度、高功率密度以及更加灵活多变的工作模式等优点。针对该电机双层气隙、双定子的复杂结构,在DSPMDS电机初始设计尺寸的基础上,通过建立电机参数化模型,并采用多目标敏感度优化方法,筛选出对电机转矩波动和铁心损耗影响最大的关键结构尺寸参数,在此基础上进一步采用响应面法选取最优结构尺寸参数。采用有限元仿真计算分析DSPMDS电机的反电动势、铁心损耗、定位力矩等电磁性能,样机实验结果验证了所提出的参数敏感度优化设计方法和性能分析的正确性,丰富了该类复杂结构的永磁型电机的快速设计和优化的途径。     

基于多目标粒子群算法的异步起动永磁同步电机优化设计

为了降低牵引电机绕组温升及改进电机外风路的流动效率,以1台机车用永磁同步牵引电机为例,根据电机实际尺寸,建立了电机外风路及定子铁心及绕组模型。基于计算流体力学（CFD）原理,数值模拟了电机外风路流场,计算出电机外风路在不同定子通风孔下的流动情况,并对定子铁心及绕组进行流热耦合计算分析,计算并分析得到了定子通风孔的最佳设计方案,为该型电机定子通风孔的设计提供了参考。     

小型电机绕组导热系数的研究

小型电机的温升问题中电机定子槽部绕组导热系数的确定是一个难点,通过分析电机定子槽的内部结构,运用传热学的有关知识建立了定子槽部绕组的导热模型,推导出了电机定子槽部绕组导热系数的计算方法。最后通过仿真与实验的对比,验证了这种模型及系数计算方法的适用性。     

高速永磁电机结构设计及损耗分析

从定子结构、定子材料、转子设计、永磁体材料选择对永磁电机设计进行分析,对200kW、20000r/min、4极高速永磁电机进行了系统计算,通过计算和软件模拟电机损耗,分析变化规律,确定了设计参数。     

永磁同步电机定子系统模态振型研究

针对永磁同步电机振动及噪声的问题,从电机定子系统的结构模态入手,通过仿真分析不同铁心模型及不同机壳厚度对定子系统的影响,分析定子各参数对电机振动及噪声的影响。通过试验验证了仿真求解的可靠性,得到各参数对定子系统振型影响的一般规律。     

磁通切换永磁电机固有轴电压分析

对以磁通切换永磁(FSPM)电机为代表的定子永磁型电机固有轴电压机理进行了研究,建立了FSPM电机固有轴电压分析的2D和3D有限元模型,探讨了固有轴电压与电机结构参数之间的关系,对不同电机转速、转轴直径和材料、转子偏心度和电枢电流作用下固有轴电压的特性进行了仿真计算,最后以一台12/10极FSPM电机的实验结果验证了分析和仿真计算的正确性,为高速定子永磁电机的设计和可靠性分析奠定了基础。     

基于热路法的自然冷却永磁同步电机定子温度计算

为获取电机运行时的温升情况,本文使用热路法对一台自然冷却永磁同步电机定子的温度进行计算。在Maxwell中进行二维电磁场仿真,得到电机定子的损耗。将电机定子分为多个部件,使用简化圆筒T型热路模型并结合立方体热路模型搭建各部件的单元模型,在计算各部件的相关热阻后,得到电机定子的热路模型。根据热平衡原理建立温度场线性方程组,求解电机定子的温度。在Fluent中建立电机定子的三维简化模型,给予材料属性、边界条件及其他相关设置后,进行电机稳态温度场仿真。最后对电机进行温升实验,使电机在额定工况下运行至热平衡状态后,进行实验测量。将热路法计算的结果与实验和仿真结果进行对比分析,验证了热路法的正确性。     

电机定子结构及其绝缘介电常数的频率特性对定子绕组电容值的影响

确定电机定子线棒的高频参数对于研究局部放电信号在电机绕组中的传播特性及研究PWM逆变器驱动的交流电机的定子绕组电压分布有重要意义。文中对大型汽轮发电机定子线棒的电容做了比较详细的研究，内容包括：对电机定子线棒复合绝缘等值介电常数的频率特性的测试研究、采用数值计算方法计算出用铝箔纸裹住的电机定子线棒的多导体传输线模型的单位长度电容、线棒股线间薄绝缘对电容的影响、对铁心硅钢片叠片间隙对电容的影响等。其数值计算结果与之前测量得到的电容值比较吻合，这也证明了通过测量开路阻抗、短路阻抗来得到电机定子线棒分布参数的试验方法是有效的。     

电动汽车驱动用分数槽永磁同步电机电磁噪声优化

分数槽永磁同步电机因存在较低阶次的径向电磁力,导致其电磁噪声较大。基于理论分析、Optislang多目标优化平台与Ansys多物理场有限元分析平台,对一台电动汽车驱动用8极36槽永磁同步电机的电磁噪声进行分析和优化。电机的电磁噪声主要是由作用于定子齿上的径向电磁力波使定子铁心振动变形引起,在定子齿顶开辅助槽并对其齿槽参数进行优化,以削弱径向电磁力。建立电机的二维有限元模型,利用Optislang对不同工况下的定子辅助槽及齿槽参数进行多目标优化,计算得到Pareto前沿并从中找到相对最优解。对比分析电机优化前后定子齿部的径向电磁力,将其映射到所对应的三维结构上,利用Ansys计算得到电机优化前后的电磁噪声,并通过样机的噪声试验验证了仿真结果的有效性。