长定子直线感应电机饱和特性和非线性计算

提出了一种应用于电磁发射场合的新型无槽双边长定子直线感应电机,该电机取消了传统电机的齿槽结构,增大了电机定子绕组的导电面积,降低了电机损耗和温升。基于电磁场有限元仿真计算得到了电机定子漏感和励磁电感的饱和特性,给出了电机非线性工况的计算方法。实验结果和计算结果的比较验证了计算方法的正确性。     

采用矩形磁化曲线对复合转子电机的近似分析

阐明了用电磁场极限非线性理论对复合转子电机的一种近似分析方法,推导了采用矩形磁化曲线后有关计算公式。对一台复合转子振动电机样机将此方法与常规电磁计算相结合进行了分析,通过计算值与试验值的比值,证明了此方法作为近似分析的可行性。     

基于等效磁路法的轴向磁场磁通切换型永磁电机静态特性分析

轴向磁场磁通切换型永磁(AFFSPM)电机是一种轴向长度短、转矩密度高的新型永磁电机。该电机磁场呈三维分布,与径向磁场电机不同,需要对该电机进行三维有限元分析,从而增加了电机分析和优化时的计算时间和成本。基于等效磁路法分析了AFFSPM电机的静态特性,建立了AFFSPM电机的非线性等效磁路模型,采用该模型计算、分析了气隙磁密、空载永磁磁链、反电动势和电感等特性,并与采用三维有限元方法的计算结果进行比较,验证了AFFSPM电机等效磁路模型的准确性,表明等效磁路模型适用于AFFSPM电机初始设计和分析。     

磁网络模型在两相激磁开关磁阻电机中的应用

针对两相激磁开关磁阻电机（TPESR电机）初始设计中采用有限元方法速度太慢的问题,建立了TPESR电机的非线性变结构等效磁网络模型以提高设计效率,提出了一种气隙磁导的计算方法和局部饱和的处理技术。利用该模型对TPESR电机进行了磁场特性的分析,并且和有限元计算及试验结果做了比较。结果证明,磁网络模型的计算速度要远高于有限元,而精确度基本满足要求．适于进行电机初始设计。     

开关磁阻电动机稳态性能的一种快速非线性仿真法

开关磁阻电机的双凸极结构特点和比轻严重的磁路饱和现象，使非线性仿真计算成为研究其稳态运行性能的基本方法。本文阐述了一种新的仿真计算方法──快速非线性仿真法，能对新设计方案迅速进行全面分析，为开关磁阻电机的设计和优化建立了必要的条件。     

一种基于振动信号的电机转速计算方法

电机转速测量对于电机故障诊断具有重大意义,针对传统转速测量技术在实际应用中的各种问题,提出一种基于振动加速度信号频谱分析的电机转速计算方法.该方法通过采集电机实时运行振动信号,并利用最小二乘法去除非线性趋势项,消除采样信号中的干扰,然后进行带通滤波,最后进行频谱分析,从频谱中准确地识别出电机转频特征,从而计算出电机实时...     

复合转子异步电动机的研究

研究了一种新型复合转子异步电动机在调压调速系统中的应用。用二维非线性电磁场理论分析该电机电磁场分布,将电磁场有限元献计算方法嵌套于电机的设计计算过程,分析变压后该电机的性能,理论值与实验值吻合较好。在风机,泵类负载的调压调速系统中应用前景广阔。     

轴径向气隙混合磁路多边耦合电机非线性模型及性能参数的定量研究

文中提出一种轴、径向气隙混合磁路结构多边耦合电机，针对轴、径向气隙混合磁路多边耦合电机的结构特点，基于齿层比磁导概念，建立了电机的齿层磁参量数据库，进而建立了电机的非线性模型。利用该非线性模型定量计算了具体轴、径向气隙混合磁路多边耦合电机不同励磁条件下的最大静转矩，并进行了实验验证，定量计算了不同条件下的旋转感应电势以及各绕组的平均电感和平均互感。研究表明文中所述内容为轴、径向气隙混合磁路多边耦合电机的分析设计计算提供了有效方法。     

光滑实心转子异步电机等效电路参数的二维计算方法

实心转子异步电机等效电路是设计和性能分析的重要手段,等效电路的参数需要通过电磁场求解获得。文中分析比较了光滑实心转子异步电机等效电路参数的4种二维计算方法,对其中的3种进行了改进。为考虑曲率半径效应影响,改进为在圆柱坐标下求解实心转子电机线性时的电磁场,推导了转子阻抗表达式;改进了分层法和透入深度法,使其在原本能考虑转子铁心饱和的基础上,更考虑了定子铁心饱和。采用折算至转差频率的场路耦合非线性谐波场,计算电机磁场。分别用4种算法结合转子端部系数,计算电机转子等效电路参数。在一台实验样机上将4种算法计算结果与实验进行了比较,说明了转子铁心饱和效应、考虑曲率半径和转差率对转子阻抗角的影响。分层法和透入深度法计算量小,有限元非线性谐波场适用范围广。该文为计算实心转子电机参数提供参考。     

双三相啮合式电机设计与仿真分析

针对平动式啮合电机振动大、效率低问题,设计了一种新型双三相啮合式电机。提出了一种基于有限元磁场计算结果的动态分析方法建立了该电机的非线性磁场与动力学模型。使用Ansoft Maxwell软件计算电机的磁链与电磁力,并将计算结果传递给Matlab中建立的机械与控制系统中,将机械、磁场及控制系统进行统一的动态仿真分析。制作了物理样机,并进行了加载试验,试验结果与仿真结果较为接近,证明了该模型的有效性。     

Adaptive finite element meshing at each iterative calculation for electromagnetic field analysis of rotating machines

In this paper, we propose a novel algorithm of the nonlinear time‐stepping finite element method for analyses of rotating machines. In the method, the adaptive finite element meshing is applied at each nonlinear and time‐stepping iterative calculation with the interpolate calculations of the potentials from the previous step. The primary finite element mesh at each time step is obtained from the final mesh of the previous time step with minor modification due to the movement of the rotor. The proposed method is applied to the characteristics calculations of a permanent magnet motor and an induction motor to verify the method's validity and its usefulness. It is clarified that the proposed method gives almost identical results to the conventional adaptive meshing method whereas the calculation time is reduced to less than 1/10 in most cases. As a result, the proposed method can reduce not only the time of making mesh manually but also the calculation time compared with the usual finite element method without adaptive meshing. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 164(3): 78–91, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20308     

城市轨道交通中直线感应电机的非线性设计

本文提出用于城市轨道交通系统的直线感应电机(LIM)的非线性设计方法.该方法采用二维时步有限元法和外部驱动电路联立求解,考虑LIM的磁轭和背铁材料中的磁饱和现象和运动速度对端部效应的影响,直接计算出LIM在起动和正常工况运行时的电流、电压、磁密、推力、效率等参数.与传统的线性设计方法相比,非线性设计得到的电流与推力关系更为准确,为正确选择电机的冷却容量和驱动变频器的伏安容量提供了可靠的依据.计算实例验证了新方法的有效性.     

IMPEDANCE CALCULATION OF SOLID SALIENT-POLE MACHINE AT ASYNCHRONOUS OPERATION

ABSTRACT

This paper calculates the impedance of salient-pole machine, using the finite element technique, also the induction torque calculated for asynchronous operation. The flux distribution and Poynting vector are also calculated by finite element method (FEM).

The impedance calculation formula of the solid pole which has nonlinear magnetic characteristics is obtained analytically by using the solution of the two dimensional problem taking into consideration the magnetic saturation of the solid rotor induction motor     

永磁同步电机转子偏心电磁力和挠度的分析与计算

为了准确计算永磁同步电机(PMSM)转子的挠度,降低电机的生产制造成本,基于理论解析和有限元法,分析与计算了转子偏心电磁力和挠度。推导了PMSM不平衡磁拉力的解析表达式,详细介绍了不平衡磁拉力和转子挠度的有限元计算方法。以355 kW 1 500 r/min PMSM为例,对比了不平衡磁拉力、转子挠度的有限元和解析法的计算结果,验证了有限元法的可靠性,对PMSM转子机械的准确计算和振动噪声分析具有一定的参考意义。     

考虑磁饱和效应的永磁同步电机高精度数学模型分析

永磁同步电机数学模型的精度对其控制品质有重要的影响。本文提出一种新型的永磁同步电机数学模型,可充分考虑磁饱和效应以及转子位置对模型的影响。首先通过电磁场有限元计算,获得电机若干工况下的电流、电感以及转矩的计算结果;然后结合插值方法,将电流、电感以及转矩之间的关系用确定的矩阵或二维曲面进行量化描述;最后基于该矩阵或二维曲面构建电机高精度数学模型。该模型的计算不再采用有限元方法,具备计算速度快、精度高的特点,其计算准确性通过有限元进行了验证,模型的建立有助于实现电机的高精度高品质控制。     

磁致伸缩在电机电磁振动中的贡献分析

对磁性材料磁致伸缩的数值计算方法进行了探讨,并以某永磁电机为研究对象,采用改进的热比拟有限元法进行了电机内部磁致伸缩力和麦克斯韦力的数值计算研究,并进行了振动响应的贡献度对比分析,对电机的减振降噪研究具有一定的指导意义.     

内置式永磁电机磁极优化及磁热耦合仿真

针对分数槽集中绕组永磁同步电机的损耗高、效率低等问题,提出通过对内置式永磁电机转子磁路结构进行优化的方式来提高电机效率,并利用有限元方法进行计算、建模仿真和验证。利用有限元分析方法,分别针对一字型、弓型、阶梯型、线性型等转子磁路结构电机进行空载、负载的电磁计算与分析,计算结果表明,在电机功率、尺寸、转速相同,永磁体用量和位置相同的情况下,磁极优化后电机的反电动势波形更好、损耗更低、效率更高。为了进一步验证电磁场分析结果的正确性,将电磁计算结果以热载荷的形式加载到电机有限元温度场仿真的模型中,通过有限元电磁场与温度场耦合仿真,进一步证明磁极优化后电机的效率显著提高,温升明显下降,电机磁极优化可以大大提高电机的效率。     

高速永磁电机的设计与磁热耦合温升计算

高速永磁电机转速高、体积小,因此其温升计算相较于常规电机更为重要。针对此问题,设计一台150kW的高速永磁电机,以有限元法和解析法对高速电机的各部分损耗进行计算。建立电机的温升分析模型,在有限元流体场进行电机三维温升计算、应用磁热耦合的分析方法对所设计电机进行温升分析,分别进行单向和双向的耦合温升计算,计算结果表明耦合温升计算与流体场温升计算所得的温升分布存在一定差异。相较于常规温升计算,磁热耦合温升计算可以更为准确地得到高速永磁电机的各部分的温升情况,保证电机更为安全可靠地运行。     

电枢槽口宽度对内置式永磁同步电机齿槽转矩的影响

为了兼顾准确性与计算时间,采用解析法和有限元法结合研究槽口宽度对内置式永磁电机齿槽转矩的影响.解析法确定了对齿槽转矩有影响的气隙磁导平方的傅里叶分解次数,采用有限元法计算槽口宽度变化对该傅里叶分解次数的影响.计算表明,该傅里叶分解次数与齿槽转矩的幅值随槽口宽度有相同的变化规律,能够减小该气隙磁导平方的傅里叶分解次数的槽...     

基于波形重构法的永磁电机电磁振动噪声计算研究

提出了基于波形重构法的径向气隙磁密和径向电磁力波解析计算方法,简化了永磁电机电磁振动和噪声(EVAN)的计算过程,解决了永磁电机径向电磁力波计算较为复杂的难题。首先介绍了波形重构法计算永磁电机EVAN的理论依据。然后,以1台永磁电机为例,详细介绍了运用波形重构法计算永磁电机电磁振动噪声的具体步骤。最后,对电机EVAN进行多物理场有限元仿真,将波形重构法计算结果与有限元仿真结果对比,在误差允许范围内二者的计算结果具有一致性,由此验证了波形重构法计算电机EVAN的准确性。