横向磁通电机的三维磁场分析与计算

采用ANSYS有限元软件对横向磁通电机进行了三维磁场分析与计算,模拟了横向磁通电机定子铁心与磁体在不同相对位置下的磁密分布,找出了电机空载时定子轭部磁密的变化,求出了电机空载反电势,并绘制了相应的曲线,为横向磁通电机的优化设计奠定了基础。     

单相电机优化设计中的一个特殊问题

众所周知,单相分马力异步电动机额定工作时气隙旋转磁场几乎总是有椭圆的.该椭圆形旋转磁场使得定子不同齿的齿磁密各不一样,其大小按π电角度周期性变化,轭磁密亦然.当冲片尺寸、绕组参数一定时,最大齿磁密和最大轭磁密所在位置在冲片上也是一定的,这使得我们在电机优化设计时可根据实际需要采取相应措施来避免部分齿、轭磁密的过饱和,从而改善电机性能,降低电机噪声.     

三相异步电动机极数和磁密的图算法

由这组公式,作者设计了一张计算图(见图)。当已知定子的齿部平均宽度b_T、轭部高h_C和定子槽数Q_1时,即可从计算图中近似地确定电机的极数P、轭部磁密B_C和齿部磁密B_T,由此,容易算出无铭牌空壳电机重绕时的定子绕组匝数。     

轴向磁化永磁微电机磁场分析及定转子制作

为研究尺寸效应对轴向磁化永磁电机性能的影响,用有限元方法对这种双转子电机的磁场进行仿真计算,得出轴向磁化永磁电机转子的气隙磁密波形分布。分析了转子外形尺寸、充磁极数、磁体厚度和气隙长度对气隙磁密的影响。采用一体化多极磁化方法和深刻蚀成型电铸工艺分别制作了直径10mm电机的转子永磁体和硅片上的平面定子线圈。     

背绕式定子绕组高速永磁电机三维端部区域电磁场分析与计算

以一台117kW、60000r/min背绕式定子绕组的高速永磁同步发电机为例,建立电机三维电磁场全域数学模型,给出了求解域内的基本假设及相应的边界条件;采用有限元法,计算了电机空载及额定负载状态下端部区域的磁密分布,并与部分实测数据进行了对比。同时,以气隙磁密为主要研究对象,定量分析气隙磁密在端部区域的变化情况,然后对发电机端面附近区域的转子护套、气隙、定子齿顶及定子轭部磁密径向分量和轴向分量进行分析,给出了磁密径向分量和轴向分量沿电机轴向的变化曲线。最后,对高速永磁同步发电机不同转速下背绕式定子绕组端部漏磁场进行计算,研究端部漏磁随转速的变化关系。得到了一些有益的结论,为深入研究高速永磁电机提供了理论依据。     

背绕式定子绕组高速永磁电机电磁性能分析

为分析定子结构对高速永磁电机电磁性能影响,建立二维瞬态电磁场数学模型,电机磁场分布主要采用有限元法,分析传统绕组和背绕式绕组结构时的电机磁场分布和性能变化,研究高速永磁电机背绕式定子绕组感应电势的变化及轭部漏磁场对铁心磁密分布的影响,对比分析定子槽口对电机主磁路漏磁通影响及引起各种损耗分布变化。结果显示,背绕式绕组会增加绕组感应电动势,并使定子轭部负载磁密略微降低;通过合理设计槽开口,能有效减小转子涡流损耗。     

基于非线性自适应集总参数磁路法的双凸极永磁双转子电机的分析与验证

为了快速分析和计算双凸极永磁双转子电机(DSPM-DRM)的磁场和性能,提出将非线性自适应集总参数磁路法(NALPAMC)应用于DSPM-DRM的分析。该方法的分析计算包括:变结构的气隙磁导和导磁材料磁导的确定、磁导矩阵方程的建立和求解方程时对B-H曲线的差值处理,进一步利用所提出的等效磁路模型计算了电机的磁链、反电动势和气隙磁密等电机电磁性能。该模型考虑了电机的局部饱和、材料非线性和复杂磁场关系的影响,将计算结果与有限元法进行对比,验证了提出方法的准确性和有效性。     

空心杯电机永磁体不同拓扑结构的比较分析

介绍了空心杯电机永磁体常用的结构形式,并针对瓦片形磁钢和环形磁钢、径向充磁和平行充磁、有无磁轭等六种永磁体的拓扑结构,通过有限元仿真分析了不同拓扑结构的优缺点。结果表明,在相同的电机体积下,平行充磁环形磁钢具有最大的平均气隙磁密和接近正弦的气隙磁密波形,优于其他拓扑结构;在环形磁钢和导磁轭总体积一定的情况下,环形磁钢可不用导磁轭,因为环形磁钢增加导磁轭所带来的磁通增加不足以弥补磁钢体积减小带来的磁通损失。这两个结果为空心杯电机的永磁体选型提供了依据。计算了不同拓扑结构相应的计算极弧系数,为空心杯电机使用磁路法计算电机参数提供了参考。     

双转子径向永磁电机气隙磁密的分析计算

双转子径向永磁电机可以大大提高转矩密度和效率。该文首先简要介绍了双转子径向永磁电机的基本结构、原理、特性及设计依据,然后采用等效磁路法对气隙磁密进行了解析,最后利用有限元法对所设计电机进行了静态磁场的分析和气隙磁密计算值的验证。结果表明,双转子径向永磁电机在磁场上可看作由共用定子铁心的两个传统内、外转子永磁电机并联而成,气隙磁密的解析值和有限元计算值也吻合得较好,证明了分析和设计的可行性。     

基于齿部磁场分析的大型潜水电机气隙偏心故障研究

大型潜水电机广泛用于工矿企业给排水、城市污水处理等场所,然而转轴弯曲、轴承磨损等机械故障会引起气隙偏心。气隙偏心轻则导致气隙磁场畸变、振动增大和电流波动,重则定、转子相摩擦,导致设备停机或损坏。由此推导了大型潜水异步电机动态气隙偏心状态下某一固定位置处的定子齿部磁通解析表达式,分析偏心状态下的磁通故障频率,其基本思想是认为定、转子合成磁动势和气隙磁导决定了气隙磁通的大小,而定子齿部对应位置处气隙中的磁通全部经过齿进入定子轭部,据此提出了基于齿部磁场分析的大型潜水电机气隙偏心故障在线监测方法。最后,利用有限元法对理论分析进行了验证,并对故障频率的幅值与偏心度之间的关系作了进一步探索,为异步电机动态气隙偏心的精确检测提供了依据。     

开关磁阻电机两种绕组连接方式的铁心损耗

采用有限元方法对比分析了一台三相12/8结构开关磁阻电机在两种绕组连接方式下的动态磁场分布.在(r, θ)坐标系中细致描述了电机定子铁心和转子铁心特征区域(定子齿、定子轭、转子齿、转子轭)的磁密周期性变化规律,并比较了两种绕组连结方案对电机特性不同磁场的谐波含量及其对铁心损耗的影响,从减少铁心损耗的角度为定子绕组的优化设计提供了理论基础.     

永磁电机浸粘一体工艺

我厂出口美国的电机定子机壳由薄钢板冷卷焊接而成。在机壳内衬导磁环,以达到既保证磁轭磁密不致过高而饱和,又节省了材料。制作方便,降低电机成本,结构更加合理化,     

应用类比法简化电机绕组重绕计算

三相异步电动机绕组重绕计算,其计算方法大致是:(1)根据定子铁心尺寸,判断电机极对数或转速;(2)选取一定的气隙磁密,验算齿部、轭部磁密;(3)根据选定的气隙磁密计算绕组匝数;(4)依据此匝数、槽面积、槽满率计算导线截面积、直径;(5)选取一定的电流密度,并验证线负荷;(6)确定电机额定功率。这种传统的计算方法显然很烦琐,本文着重介绍如何应用类比法简化计算过程。     

径向叠片磁阻转子无刷双馈电机有限元分析

利用Ansoft软件,对新型径向叠片磁阻转子的无刷双馈电机的电磁场进行了有限元计算,计算出了电机同步运行时的电磁转矩性能曲线,得到了实现最大电磁转矩控制的相位角关系和气隙磁密分布,为电机的优化设计和最优控制提供了理论指导。     

聚磁式横向磁通永磁盘式风力发电机设计与分析

横向磁通永磁电机电负荷和磁负荷相互解耦,设计灵活,且相比于传统的径向和轴向磁场永磁电机具有较高的功率密度,因此在低速风力发电领域具有良好的应用前景。该文基于横向磁通电机的原理与盘式电机的特点,提出一种新型聚磁式横向磁通盘式永磁发电机,其定子铁心沿径向形成交错的内外齿,且永磁体嵌入转子铁心中,有效提高了横向磁通电机的空间利用率和气隙磁密。为满足电机磁路的需要,定子铁心采用软磁复合材料构成。文中介绍了这种电机的结构和原理,给出了电磁设计方法,并采用三维有限元法对电机进行了分析计算。根据理论计算,研制了实验样机,并进行了试验研究,验证了理论分析的正确性。     

磁致伸缩引起的径向磁通电机定子铁心振动精确解析模型

铁磁材料的磁致伸缩效应是引起电机振动噪声的主要原因之一。为了计算磁致伸缩引起的径向磁通电机定子铁心振动,基于压磁方程和牛顿第二定律分别建立磁致伸缩引起的电机定子铁心振动精确解析模型。利用解析模型确定了各物理量之间的关系。得出磁致伸缩引起的电机定子铁心振动与磁致伸缩系数成正比,定子铁心轭部和齿部的振动位移分别与轭部圆环半径、齿高近似呈线性关系,弹性模量对磁致伸缩引起的电机定子铁心振动影响很小。利用有限元法和实验测试验证了磁致伸缩引起的电机定子铁心振动精确解析模型的准确性。最后,利用定子铁心振动实验和有限元法对解析模型进行验证,通过解析计算值、有限元计算值与实验测试值的对比,验证了解析模型的准确性。     

高速动车组三相异步牵引电机损耗分析与计算*

基于麦克斯韦电磁理论,建立电机有限元电磁场分析模型,得到电机磁场强度分布云图,通过分析电机齿部和轭部典型位置磁密径向、切向磁密波形,求取其磁密幅值。基于Bertotti铁耗分离理论,计算了某高速动车组牵引电机铁心损耗,同时分析了电机的铜耗和机械损耗。     

基于瞬态热网络法的细长型永磁电机优化设计研究

本文将瞬态热网络法应用到起重机用细长型外转子永磁电机的优化设计中,以电机效率和成本为优化目标,对一台37.0kW永磁电机进行优化设计。选择永磁体厚度、气隙长度g、电机铁心轴向长度、每槽导体数、导线线规、永磁体厚度六个参数为优化变量,同时约束其槽满率、定子齿部磁密、定子轭部磁密、最大温升、最大转矩在一定范围内。本文分析了细长型永磁电机结构参数对铜损耗和效率的影响,再利用粒子群优化算法对永磁电机进行优化设计。优化结果显示:电机效率提高1.1%,成本也略有下降。最后通过有限元仿真,验证了瞬态热网络法的可行性和准确性。     

基于有限元法的内置式永磁同步电机电磁振动多物理场耦合研究

由于永磁同步电机的定子齿与转子磁极之间存在较强的电磁力,当转子旋转时会引起定子振动向外产生辐射噪声。本文以一台4极27槽的内置式永磁同步电机(IPMSM)为例,利用有限元法对该电机的主要径向力波和气隙磁密进行了计算和分析,在此基础上,对该电机的振动和噪声进行了耦合仿真,最后针对电机的振动噪声问题,提出采用定子斜槽来削弱齿槽转矩,从而减小振动噪声,提高电机整体性能。     

磁致伸缩引起的非晶合金永磁电机振动解析计算

磁致伸缩是引起非晶合金永磁电机振动的主要原因之一。基于压磁方程建立了磁致伸缩引起的非晶合金定子铁心振动解析模型。解析模型求解区域分为定子铁心轭部和齿部子域。以振动位移为求解变量,在轭部和齿部分别建立振动微分方程,采用分离变量法求解偏微分方程,并利用边界条件得到待定系数。在解析模型的基础上,推导出电机振动特性解析计算公式。解析模型适用于计算磁致伸缩引起的径向磁通非晶合金永磁电机振动,可计算电机定子铁心振动位移、速度、加速度和应力。利用有限元法对解析法进行验证,表明了该解析方法的有效性。