新型外转子磁齿轮复合电机的设计与研究

提出一种新型外转子磁齿轮复合电机,该电机将磁齿轮和无刷直流电机进行整合,电机的外转子和磁齿轮的内转子共同构成复合电机的内转子,实现了低速大转矩的直接驱动方式,同时充分利用了磁齿轮的内部空间,从而提高了整个传动系统的效率。采用时步有限元法对复合电机的磁场进行分析,充分考虑了谐波磁场的相互耦合问题,并得出复合电机的相关动态特性。这些特性揭示了复合电机非常适合与低速大转矩的直接驱动场合,但是不适合于对舒适度和位置精度要求较高的场合。制造了一台1 200 W原型机,并对原型机进行试验,验证了电磁理论分析结果的正确性。     

基于定子电流法的绕线转子无刷双馈发电机偏心故障研究

绕线转子无刷双馈电机在船舶轴带发电以及风力发电等领域中具有良好的应用前景。转子偏心是一种常见的机械故障,威胁着现代化工业体系的稳定运转,因此实现其状态检测和故障诊断非常关键。由于无刷双馈电机具有特殊的定、转子绕组结构以及复杂的气隙磁场,因此传统的故障检测方法无法直接用于该类电机。该文通过定子电流法提取了功率绕组电流的特征频率分量作为故障指标,实现对静偏心、动偏心以及混合偏心的无创诊断。建立故障电机的时步有限元模型,并通过详细的故障机理分析,得出不同类型的偏心故障可能导致的特征频率信号。最后,以一台2/4对极无刷双馈电机为例,并通过有限元仿真、样机试验验证解析法的结论,为绕线转子无刷双馈电机偏心故障的精准检测提供了理论依据。     

笼型异步电动机断相运行的场路耦合时步有限元计算分析

针对笼型异步电动机的断相故障,以一台三相鼠笼异步电动机为例,建立了电动机的场路耦合时步有限元计算模型.通过对电动机带额定负载起动至稳态再到A相断相运行的整个过程进行仿真计算,分析研究了断相工况,讨论了断相对电机转矩、转速、定转子电流及损耗的影响.     

自起动永磁电机初始状态对起动冲击电流和冲击转矩的影响

研究了转子初始位置、通电时刻对自起动永磁电机动态起动性能的影响。以一台22kW永磁电机为例,通过理论分析和时步有限元计算揭示了起动冲击转矩、冲击电流与转子初始位置及通电时刻的关系。结果发现,当定子电流非周期分量产生的静止磁场对永磁体磁场产生增磁作用时,可能出现十几倍的起动冲击转矩和冲击电流。通过不同初始状态下的起动电流和转矩的实测分析,验证了该结论的正确性。     

多工况条件下异步电机斜槽与谐波特性

为了研究多工况下异步电机斜槽与谐波特性,以一台Y2-250M-4、55kW笼型异步电机为例,建立了多截面场-路耦合时步有限元计算模型.计算出斜槽不同负载情况下的铁耗,分析了转子斜槽后定转子铁芯典型位置的齿谐波沿轴向分布规律,并研究了斜槽对定转子齿顶区域齿谐波的削弱作用.实验结果表明,谐波铁耗在总损耗中所占的比例随负载的增大而增加;电机采用斜槽时,定转子各部分铁耗沿轴向波动,损耗值沿轴向并无太大差异;斜槽对铁耗的影响随负载的增加而增大.     

关于离散元法计算参数的探讨

计算时步、接触刚度等计算参数的选取对离散元法解的正确与否至关重要,目前普遍采用的方法是先确定接触刚度并选取保险系数后,按照经验公式求得计算时步,但在保险系数的设定上有关文献却不尽相同．作者提出了一种新的方法——恢复系数检验法来选定计算参数．采用离散元法最常用的弹性-阻尼-滑动接触模型编制了计算程序,以颗粒同静置平面之间的正碰撞考察了不同计算参数下的模拟结果,除模拟得到恢复系数外,还考察了碰撞过程的总接触时间和总接触时步数．统计分析结果表明：计算时步是影响模拟精度最重要的因素;模拟误差还同恢复系数的设定值有关,设定值越大,模拟误差就越小;计算时步的大小虽然对碰撞过程的总接触时间影响不大,但是却决定了碰撞过程的总接触时步数,二者之间存在对数线性相关关系,     

自起动永磁电机最小转矩的时步有限元计算

考虑到起动过程中饱和、谐波及随转速变化的挤流效应等因素对转矩曲线的影响,研究如何从瞬态转矩曲线获取最小转矩数值.首先采用场-路-运动耦合的时步有限元方法得到起动过程的瞬态转矩转速曲线,为了从所获得的转矩随时间以及随转速变化呈现出急剧波动的曲线获得最小转矩的数值,提出了新的数据处理方法,使用该方法经过一次计算即可得最小转...     

基于田口法的永磁发电机气隙磁通密度优化

为了减小气隙磁场中谐波含量过高对永磁发电机性能造成的不利影响,结合Taguchi方法和时步有限元法对内置"V"型转子磁路结构的永磁电机进行优化设计。首先,以永磁电机的4个结构参数为优化变量,2种电机特性为约束条件,对采用非均匀气隙结构的永磁电机的转子结构进行多目标多变量优化,得到了最优空载下非均匀气隙磁通密度波形时的转子结构;然后通过对比优化前后的气隙磁通密度谐波含量,验证Taguchi方法优化结果的优越性和正确性;最后,运用时步有限元方法计算得到了考虑定子斜槽的电动势波形,进一步验证了该文气隙磁通密度优化的有效性。     

同步调相机误同期条件下的电磁特性分析

同步调相机并网运行时,同步控制器的误操作或故障均会导致其误同期,从而产生较大的冲击电流和冲击转矩。为了研究误同期对同步调相机各电磁量的影响,本文建立了300Mvar同步调相机时步有限元场模型。通过对同步调相机机端电压和电网电压之间相角差为0°、45°、90°和180°时的并网合闸过程进行计算,研究了同步调相机定转子电流和电磁转矩随相角差的变化规律。分析了不同合闸角对同步调相机气隙磁密波形以及定转子铁芯饱和的影响。研究结果可为同步调相机的运行安全性提供技术支持。     

不对称转子结构双轴励磁电机同步电抗计算

双轴励磁同步电机(双励机)具有高稳定性和深度进相运行能力,对于提升电力系统稳定性、抑制系统过电压具有重要意义。具有两相不对称正交转子绕组结构的双励机转子热负荷低、结构简单,但也导致其磁路结构与传统同步电机有很大不同,进而影响同步电抗的大小。本文建立了双励机的时步有限元模型,分析了励磁方式对励磁磁动势与运行工况对气隙合成磁动势,即对同步电抗的影响。采用两种方法计算了不对称转子结构双励机的同步电抗,对比研究了双励机与传统同步电机同步电抗的差异,揭示了不同励磁方式下双励机同步电抗随功角的变化规律。研究结果可为双励机的精确仿真计算提供理论依据。