双定子盘式永磁同步发电机仿真及试验研究

盘式永磁同步发电机适于低速大转矩的场合,在风力发电领域具有较强的应用潜力。针对一台36槽30极的双定子盘式永磁同步发电机,采用有限元法对其空载气隙磁密、空载反电动势以及负载输出性能进行了仿真分析,对样机的气隙磁密、空载和负载的输出性能进行了试验测量。分析结果表明:最大气隙磁密的仿真值与测量值均较为接近,空载反电动势、负载输出电压的仿真波形与实测波形同样较为接近;在同一电阻负载下,发电机输出功率的计算误差为1.73%,仿真结果与试验结果具有较好的一致性。     

电动轮椅永磁盘式电机有限元分析

基于低频电磁场有限元分析软件Ansoft Maxwell,对一电动轮椅用永磁盘式电机进行3D建模与电磁场分析,分别就其空载气隙磁密、齿槽转矩、空载反电势、空载漏磁系数及轴向吸力进行了详细探讨,并试制了一台样机用于测试。对比仿真与测试结果,验证仿真结果的正确性。相关的仿真研究,可为同类盘式电机的分析设计提供参考。     

一种抑制盘式永磁电机转矩脉动的方法

针对盘式永磁电机气隙磁密和反电动势中含有谐波、存在转矩脉动的问题,提出了一种磁极形状优化方法以降低盘式永磁电机气隙磁密波形和反电动势波形的畸变率、抑制转矩脉动。 建立了盘式永磁电机的等效磁网络模型,基于此模型解析计算出电机的空载反电动势,并通过有限元法进行了仿真验证。在确定最小气隙长度前提下,对不同磁极整形方法（即不整形、圆弧削极、偏心圆弧削极）气隙磁密、反电势、转矩脉动这些电磁性能进行了比较,得出了最佳优化方案。结果表明,优化设计后,气隙磁密波形和反电动势波形的畸变率明显减小,转矩脉动得到抑制。     

高速永磁同步发电机设计与分析

介绍了高转速、高功率密度永磁同步发电机的关键技术及设计特点,采用场路耦合法设计了一台额定转速100 000 r/min、额定功率1 k W、功率密度3.73 k W/kg的永磁同步发电机,建立了二维电磁场仿真模型,仿真计算了电机的空载反电动势及整流后的直流电压、负载工况下的输出电流和电压等电磁性能,计算了电机定子铁耗、铜耗,转子的涡流损耗。计算结果表明,高速永磁发电机设计合理,输出功率、电压、电流达到了设计要求。     

基于Ansys的永磁同步电动机磁场分析与计算

利用有限元分析软件Ansys对永磁同步电动机内部电磁场进行分析计算,结合样机获得电动机空载及负载运行时的交、直轴电枢反应磁场,并通过Ansys的后处理功能得到空载时的气隙磁密和磁矢位分布图;在此基础上对永磁同步电动机的反电动势进行了分析计算,为永磁同步电动机的性能分析及设计提供了一定参考.     

新型盘式横向磁通永磁风力发电机的设计与分析

横向磁通永磁电机具有电及磁负荷解耦、功率密度转矩密度高的优点，极适合低速直驱场合。本文基于小型风力发电提出一种新型盘式横向磁通永磁发电机，由于采用了软磁复合材料与叠片硅钢材料组合定子铁心盘式结构，电机在具有横向磁通电机优良性能的基础上，还具有低的轴向长度和很低的漏磁和较高的运行效率。本文首先介绍了该电机的结构和原理，并给出了尺寸方程的推导公式，基于此，利用三维电磁场有限元方法分析了该电机空载状态下的气隙磁密、磁链、空载反电势波形及负载输出转矩波形。最后，根据理论计算，设计研制了一台盘式横向磁通永磁发电机样机，并进行了初步试验，进一步验证了电机性能的优越性。     

离网型永磁同步发电机电磁场和温度场数值计算与分析

以一台400W离网式永磁同步风力发电机为例,建立了发电机电磁场二维计算模型,采用场路耦合的方法,计算了样机在不同转速、不同负载情况下的电磁参数。在原样机结构基础上,提出了2种不同的转子结构方案。对空载漏磁系数、反电动势波形以及气隙磁密的谐波含量进行比较,分析了不同转子结构对电机电磁性能的影响。基于传热学理论,以电磁分析得到的损耗为分布式热源,建立了电机二维全域温度场计算模型。通过对不同风速、不同负载下温度场的计算与分析,得到了风速与负载对电机温度分布的关系。通过对电磁与热性能试验研究,所得到的试验值与计算值比较接近,得出了一些有益的结论,为离网式永磁同步发电机的设计及优化提供参考。     

盘式交流永磁同步电机温升影响因素研究

首先根据510 kW盘式电机的电磁设计参数以及热物性参数建立了三维温度场流场耦合模型,分析了额定工况下电机发热部件的温度分布,接着对样机进行了温升实验。针对温升实验电机温度偏高进行了改进性研究探索。主动降温方面,建立了三维轴向磁通电机模型,从铁耗理论模型和电磁仿真模型角度分析了不同牌号硅钢片,在空载和负载工况下,铁耗瞬态变化趋势。被动降温方面,基于建立的三维耦合模型,分析了入口流速、端盖材质、额定负载和过载对电机定转子最高温度影响。接着分析了不同水道模型、不同入口流速条件下,对壁面对流换热系数以及入口和出口压力损失变化规律。通过以上温升影响因素的分析,为后续盘式电机散热冷却改进设计提供理论依据。     

盘式交流永磁同步电机温升影响因素研究EI北大核心CSCD

首先根据510 kW盘式电机的电磁设计参数以及热物性参数建立了三维温度场流场耦合模型,分析了额定工况下电机发热部件的温度分布,接着对样机进行了温升实验。针对温升实验电机温度偏高进行了改进性研究探索。主动降温方面,建立了三维轴向磁通电机模型,从铁耗理论模型和电磁仿真模型角度分析了不同牌号硅钢片,在空载和负载工况下,铁耗瞬态变化趋势。被动降温方面,基于建立的三维耦合模型,分析了入口流速、端盖材质、额定负载和过载对电机定转子最高温度影响。接着分析了不同水道模型、不同入口流速条件下,对壁面对流换热系数以及入口和出口压力损失变化规律。通过以上温升影响因素的分析,为后续盘式电机散热冷却改进设计提供理论依据。     

轴向磁通永磁同步电机气隙磁场解析计算

针对双定子单转子表面嵌入式轴向磁通永磁同步电机的气隙磁场进行了解析研究。建立了气隙磁场的解析模型,将轴向磁通电机等效成直线电机并建立了等效面电流模型来求解空载工况下的气隙磁场。根据电磁场理论中的唯一性定理,给出了满足泊松方程的边界条件,并将分离变量法应用于泊松方程的解析解来计算电机三相定子电枢绕组作用下的气隙磁场。通过将空载下的气隙磁场与电枢绕组作用下的磁场叠加来预测电机负载工况下的气隙磁场。最后用三维有限元仿真计算结果与解析模型的计算结果相比较,证明了解析法可以有效地计算轴向磁通电机的气隙磁场,为轴向磁通永磁同步电机的解析分析和优化设计提供了基本手段。     

大型矿用永磁直驱电机设计及铁损分析

针对矿用永磁直驱电机运行特点,以1000kW 65r/min 1140V大型矿用永磁直驱电机为例,在空载、额定工况下,对电机齿槽转矩、气隙磁密、反电势和负载转矩等主要性能进行电磁仿真计算,介绍电机结构特点;并进行铁损分析。     

不等厚磁极对永磁无刷直流电动机性能分析

为了研究不等厚磁极结构对永磁无刷直流电动机性能的影响,建立了电机的瞬态电磁场模型,计算了电机的齿槽转矩,利用时步有限元分析法对电机的电磁场进行了计算。在此基础上,分析了磁极偏心距变化对电机齿槽转矩、空载气隙磁场分布、空载转速和负载时电枢电流及效率特性的影响。结果表明,通过利用磁极不等厚结构的方法可减小电机的齿槽转矩,改变气隙磁场波形;同时使电机极间漏磁增加,空载转速增大,负载时电枢电流增大和效率降低。     

不同转子结构的永磁半直驱同步风力发电机电磁场的计算与分析

以1.5MW永磁半直驱式同步风力发电机为研究对象,设计了定子252槽、转子32极、永磁体在转子嵌放位置不同的发电机方案,建立电磁场二维有限元计算模型。分别给出两台风力发电机空载和负载两种工况下的磁场波形,并给出两台电机各取一个单元电机内的负载径向气隙磁密谐波分解图,同时计算了负载时绕组磁动势的谐波含量。此外,对相同类型结构的小型永磁同步风力发电机的实测数据与理论计算结果进行比较,为设计大容量永磁半直驱风力发电机提供了一些有意义的参考。     

基于TEAM P21基准模型的杂散损耗测量方法研究与验证

基于TEAM P21基准模型,结合电磁场仿真软件,对不同频率下导磁构件的杂散损耗问题进行了实验及仿真计算研究。在TEAM P21基准问题中,由于导磁构件会对励磁线圈的漏磁通带来影响,所以传统的通过负载(励磁线圈加结构件)损耗减掉空载(励磁线圈)损耗得到的导磁构件损耗会带来一定误差。为避免此误差,提出了一种测量导磁结构件杂散损耗的新方法,即在仿真软件可对励磁线圈(铜线圈,线性材料)损耗进行较准确计算的前提下,通过仿真计算得到有空载及负载工况条件下的励磁线圈损耗差并对实验结果进行修正。所提出的测量方法和获得的实验数据有助于得到更准确的导磁构件杂散损耗实验结果并有助于提高仿真计算的准确性。     

无槽环形绕组轴向磁通永磁电机空载反电动势解析

无槽环形绕组有两种类型,即扇形绕组和矩形绕组。针对这两种绕组空间分布对空载反电动势的影响,分别对两种绕组轴向磁通永磁电机的空载反电动势进行了解析推导。在气隙磁密解析计算时,提出通过建立虚拟等效直线电机模型用以计算气隙磁场端部效应函数。为了验证解析公式的正确性,以一台电机方案为例,利用推导的解析公式对空载反电动势进行了计算,与有限元计算结果进行了对比,结果表明解析计算结果和有限元计算结果相对误差小于2.1%,满足工程要求。因此,推导的空载反电动势解析公式可以作为电机设计人员参考使用。     

电动汽车驱动用永磁同步电机结构分析

针对一款100k W新能源汽车驱动用永磁同步电机低速大扭矩和高速恒功率区弱磁调速范围宽的要求,采用"V"型转子磁路结构。考虑电机实际控制策略在转折转速以内为最大转矩电流比(MTPA)控制,转折转速以上为弱磁控制,结合ANSYS Maxwell对电机主要性能进行了电磁场仿真分析,确定永磁同步电机各主要参数。并对样机进行了空载试验、负载试验。将样机试验测试结果与电磁场仿真计算结果进行对比分析。     

高速永磁同步电机电气性能的优化设计

为了提高现有高速永磁同步电机的空载反电动势,改善电机的电气性能.首先,分析了永磁同步电机空载反电动势与隔磁桥、永磁体厚度间的数学关系.其次,利用有限元仿真软件对隔磁桥尺寸及永磁体厚度进行了优化,得到了两者的最优解.最后,校验了优化后电机的机械强度.样机电气性能的优化为高速永磁同步电机系列化设计提供了有力参考.     

无槽盘式永磁风力发电机有限元分析

阐述了直驱风力发电的盘式永磁发电机的优点,并对电机的结构设计特点进行了分析;设计一台18p、1．1kW的盘式永磁发电机,建立了电机部分模型,对其进行了三维有限元分析与计算,给出了盘式永磁发电机内各部分的磁场分布规律及空载特性,最后分析了磁极厚度和极弧系数对无槽双转子盘式永磁电机的气隙磁密及转子轴向磁拉力的影响,得到一些有益结论。     

3MW半直驱永磁风力发电机电磁设计与仿真

研究了半直驱永磁风力发电机的主要设计参数选取过程和原则,探讨了转子磁极固定方式及优化方向;以3 MW发电机为例开展电磁方案设计,并对方案进行了空载、负载、短路仿真分析。结果表明,采用斜槽一倍齿距设计可以显著抑制发电机空载下的齿槽转矩,峰值减小幅度达89%;负载计算结果显示发电机电磁方案完全符合设计目标要求;短路失磁校验也验证了所选永磁体在三相、两项短路工况下的磁性能稳定性。设计过程和方法为后续产品开发提供了一些经验借鉴。     

30kW双转子永磁发电机磁场有限元研究

基于CAD建立了30 kW双转子永磁风力发电机的实体模型.在通用有限元分析软件环境下,建立了相应的有限元模型并进行了仿真.通过对发电机整机的瞬态电磁场分析,得到了空载、负载时的气隙磁密及空载电压、负载输出电流、负载输出功率等性能参数.将计算结果与样机的性能指标进行对比验证,结果表明:永磁发电机样机的结构基本满足设计要求,为同类产品的开发和改进提供了参考.