高效高功率密度低噪声电机研究

以一台3 550 kW、6 kV、6极高效高功率密度低噪声电机的研制为例,从绝缘系统和通风散热系统设计、电磁设计、结构设计和加工工艺等方面,分析了提高电机功率密度和降低噪声的途径和方法。结合相关仿真与样机试验,分析了几个相关因素对电机温升的影响。提出了该型号高效高功率密度低噪声电机的研制目标。给出了样机试制与型式试验结果,结合国外先进电机制造企业的相关产品参数,说明了该型号高效高功率密度低噪声电机的研制取得了成功,达到了国际先进水平。     

一种新型永磁电机转子结构的对比分析

随着永磁电机的大量投产,逐渐暴露了永磁电机最大最致命缺点—成本过高,这个缺点限制着永磁电机的未来。现在有一种新型永磁电机转子结构可以降低成本,解决掉永磁电机出现的缺点。现以710kW-6极10kV永磁电机为例,利用Ansot软件,同时对永磁电机的传统转子结构和新型转子结构进行仿真分析,充分了解磁路结构的差异性,证明这种新型永磁电机转子结构能够节省成本。     

YKK4003-6-250kW-10kV电机温升高之解决

分析导致YKK4003-6-250 kW-10 kV电机温升高的原因,并从电磁和通风两个方面提出解决方法,着重介绍把纯径向通风变为混合通风来降低电机温升。     

新能源汽车用永磁辅助同步磁阻电机噪声及续航优化研究

永磁辅助同步磁阻电机具有高转矩/功率密度、高效率区间、高转速、低反电动势、低成本等优势,在新能源领域特别是乘用车驱动系统中得到越来越广泛的应用。但该类电机凸极率大、波形畸变大、转矩脉动大,易导致电机振动噪声及效率低下,进而导致整车振动噪声及续航不足等问题。通过增加转子隔磁孔,改变磁路走向的方式,降低了电机全转速段转矩脉动和对应负载气隙感应电动势波形总谐波畸变(THD)。对电机优化前后径向电磁力及谐响应进行仿真对比分析,并通过试验验证了该优化方法的有效性。     

新能源汽车用电机控制器的设计与测试

针对新能源汽车电机控制器功率密度较低、空间利用率有限的现状,开发了一款具有高功率密度的新能源汽车控制器。采取结构、硬件的理论设计与试验验证相结合的方式开发控制器。前期通过设计分析、有限元仿真对控制器进行优化,后期通过试验对控制器的性能进行验证。通过试验结果可知,该电机控制器的效率较高、功率密度较大,具有实用意义。     

双转子永磁电机设计及优化分析

技术不断进步,人们开始关注混合励磁电机研究,该电机具有高转矩密度、大的磁场调节范围、高效率等优点,为进一步提高电机效率,寻找新的电机结构,双转子新型复合结构电机提供了新的思路,该电机相当于2台电机复合,结构紧凑、提高电机空间利用率、功率密度大,但电机极数匹配、电机齿槽转矩、气隙磁密与普通永磁电机不同。因此,从电机结构、运行原理、磁场计算、齿槽转矩等方面,通过计算和软件模拟分析变化规律,优化电机设计参数。     

永磁直线发电机在直驱式波浪发电系统的应用

针对波浪发电系统中大气隙永磁电机功率密度低的缺点,提出了一种将动子(永磁体)置于外部,永磁体采用准Halbach结构的圆筒型永磁直线电机,该电机可以增大功率密度,且提高气隙磁场强度的正弦程度。在体积相同的前提下,外转子永磁直线电机的功率密度为内转子结构的6~8倍。准Halbach充磁结构的气隙磁密为径向充磁结构的1.39倍。为了防止海水的腐蚀,将定子用环氧树脂密封。采用二维有限元分析优化其电机结构,分析了空载反电动势、负载反电动势、定位力以及损耗。研究表明凸定子结构能有效减小定位力。加工样机,在波浪水池中进行空载以及负载试验,通过仿真分析和实验结果可知,该电机具有功率密度大,与浮子连接方便的特点,能够很好地应用在波浪发电系统中。     

高速永磁电动机设计的关键问题

高速电机具有功率密度大、尺寸小、响应快、可直接与高速机械设备连接等优点。永磁电机因其高效率、高功率因数等特点成为高速电机研究的热点。该文详细讨论了高速永磁电机设计应考虑的关键问题,包括材料选取、铁耗计算方法、转子结构和轴承选取等。     

YX400-4 6 kV 1级能效高压箱式电机研制

介绍YX400-4 6 kV 1级能效高压箱式电机研制过程。主要通过电磁优化、减薄绝缘设计、结构改进特别是通风结构改进等有效措施，使电机的效率提升至国家1级能效水平。研制结果验证了上述措施的有效性。电机的效率超过目前国家对一般高效电机的2级能效要求，在节能减排、绿色环保方面更具有突出表现。     

内置式永磁同步电机电磁噪声的削弱研究

内置式永磁同步电机具有高效率、高功率密度等优势,被广泛应用在各类驱动领域.本文以某用途48槽8极内置式永磁同步电机为研究对象,推导了径向电磁力波公式,分析了其影响电机电磁噪声的主要阶次,采用转子表面开圆弧形辅助槽的方法来削弱电磁噪声.通过有限元计算分析了优化前后电机的气隙磁场和电磁力密度变化,基于Workbench平台,仿真分析了电机的振动噪声.结果表明采用开辅助槽的转子结构减少了气隙磁场谐波,降低了全工况范围内影响电机电磁噪声的主要阶次电磁力密度,削弱了电机的振动噪声.     

车用永磁同步电机拓扑结构优化与实验研究

为了满足电动汽车对永磁驱动电机要求功率密度高、调速范围广的性能需求,以一台商务车用60 kW永磁同步电机的电磁结构优化为例,首先通过电磁设计理论研究分析了影响永磁调速电机过载能力、调速范围的因素,并利用有限元电磁场计算软件建立电机的有限元模型,计算并分析不同磁路结构中电机的d、q轴电感、凸极率、弱磁率等因素对其性能的影响,进而对电机的定、转子冲片的拓扑结构进行优化。最后,制造了实验样机,并搭建了电机控制系统的实验平台,试验测试了样机在不同工况下的性能,并与仿真结果进行了对比,验证了有限元设计的准确性和可行性,为电动汽车用电机的结构参数优化提供了参考方向。     

永磁发电机混合冷却系统设计与数值计算

设计1台额定功率300 kW、额定转速2 700 r/min的永磁发电机,要求中心高不大于225 mm,则功率密度约是普通电机的6倍,电机的温升控制成为了亟待解决的问题。为了降低电机的温升,设计了水冷机座,通过有限元仿真计算,发现电机绕组端部温升仍然较高。为了进一步降低绕组端部温升,在原水冷机座基础上增加了4条轴向通风道,并使冷却水能够对4条轴向通风道内的冷却气体进行冷却,电机端部温升计算值显著降低。为了验证这种混合冷却结构的可行性,制作了1台样机并进行型式试验,试验结果与设计值基本吻合,从而验证了设计的准确性和轴向通风道对端部绕组散热的有效性。     

车用内置式永磁驱动电机反电势谐波削弱方法

内置式永磁驱动电机具有功率密度高、噪音小、调速范围广等优点,在新能源电动汽车领域中具有广泛的应用前景。针对内置式永磁驱动电机空载反电势谐波含量大而引起的齿槽转矩大和谐波损耗高等问题,本文提出了3种通过改变转子拓扑结构实现空载反电势谐波含量削弱的方法,并利用有限元电磁场计算软件,建立内置式永磁驱动电机的有限元模型,计算并分析不同转子拓扑结构对电机空载反电势谐波等性能的影响,进而对电机的拓扑结构进行优化。最后,制造了实验样机,试验测试了样机的空载性能,并与仿真结果对比,验证了有限元仿真的准确性和谐波削弱方法的可行性。     

一种相间耦合型短磁路开关磁阻电机的研究

提出一种相间耦合型多相短磁路开关磁阻电机,电机转子为铸铝加硅钢片的组合,确保磁通按短磁路闭合,可以提高功率密度,降低铁耗和制造成本,减轻重量,提高散热能力。分析了电机的结构特点,以五相10/8极开关磁阻电机为例,使用有限元法对电机主要性能进行仿真验证,分析了径向力波的谐波成份,并与普通结构开关磁阻电机进行对比,结果表明新型短磁路多相开关磁阻电机在低速或高速运行时均明显提升了平均转矩、功率密度、效率等性能,为高功率密度、高效率电机的设计提供了新思路,具有重要的理论和实用价值。     

磁性槽泥在高压防爆电机上的应用

1985年开始,国内一些学者陆续提出用磁性槽泥代替传统的槽楔在电机上应用,试图提高电机的质量及效率。迄今为止,很多电机生产厂家在千伏级以下的电机上作了批量的应用,均获得了较大的经济效益。而在6kV及其以上电压等级的电机磁性槽泥却一直未被广泛采用,其主要原因是磁性槽泥在实际应用中工艺要求、劳动强度大等。我们参照了德国西门子公司的槽泥应用情况,在YB系列高压电机上大胆进行了尝试,取得了令人满意的结果。本文详细地介绍了磁性槽泥在引进产品1 MJ7 560-530k W-4P和YB系列400-4P、450-4P 6kV级电机上试用情况,目的是提出问题,与同行商榷,尽快将磁性槽泥推广应用到高压电机上。     

电动车辆驱动电机的尺寸优化和功率密度比较

高功率密度电动车辆驱动电机的发展促进了评估与优化带有不同电流与反电势波形的各种结构类型电机的功率水平的方法的研究。本文以一般化尺寸方程和功率密度方程为研究基础,探讨了盘式轴向磁场永磁电机和Ｗｅｈ氏横向磁场永磁电机的尺寸优化,进行了盘式轴向磁场永磁电机、Ｗｅｈ氏横向磁场永磁电机和传统的鼠笼式异步电机的功率密度的比较。     

应用CFD流固耦合热分析车用高功率密度电机的水冷系统

针对高功率密度电机功率大、体积小的特点,通过综合选择水冷系统平衡电机的热量,保证高功率密度电机的散热。利用计算流体动力学(CFD)和热场比较轴向型、周向型、螺旋型3种水冷方式,从流速、冷却效果、水泵功率、温度分布及工艺等多方面综合比较并选择最优水路结构——螺旋型水路,并应用此水路作为高功率密度电机的机壳内部水冷方式。传统电机的电流密度为5.0 A/mm2,通过采用螺旋型水冷系统、优化电机磁路结构和对材料的特殊设计,同样的温升可使电流密度增至10.0 A/mm2。这样在电机体积和重量基本不变的情况下可使电机的功率提高1倍,达到设计高功率密度电机的目标。最后,通过红外热成像仪的温度测试验证螺旋型水路应用CFD流固耦合温度场分布的一致性。     

高压湿式潜水电机水摩擦损耗分析

高压湿式潜水电机转子在水中旋转,产生的水摩擦损耗比普通电机的空气摩擦损耗高得多,在电机总损耗中占有较大的比重。电机转速、气隙结构及转子表面的粗糙度都影响电机的水摩擦损耗,准确计算水摩擦损耗相当困难。以6 kV-3 150 kW-4P电机为例,利用流体力学理论和摩擦学原理,建立了流体场模型,基于该模型对影响水摩擦损耗的因素进行了分析。将计算结果与利用空载试验得到的水摩擦损耗进行比对,证明了该方法的正确性。     

高压电动机用高效低噪声离心风扇

针对Y2-HV450-410kV紧凑型高压三相异步电动机风扇的结构,设计出高效率低噪声离心外风扇。通过试验验证该风扇对提高电动机效率和降低电动机噪声所起的作用。     

单相自起动永磁无刷直流电动机的分析与设计

为提高价值工程,提出一种无控制电路的新型单相式自起动4槽6极永磁无刷直流电动机,该电机可靠性高、工艺简单。本文首先对该电机的结构特点、起动电容大小的选取和运行原理进行了研究,利用ANSYS有限元仿真软件对其静态和动态性能进行了对比分析,并采用转子开槽来优化电机的齿槽转矩,实现了电机高效率、低成本的要求。研究结果表明:该电机具有较强带故障运行能力,适合于工作环境差且可靠性高的场合,为工程应用提供一定的参考价值。