磁悬浮球体磁阻电机的三维磁场分析

磁悬浮球体磁阻电机的磁场分析计算是比较复杂的问题,因为其定、转子结构和磁场分布呈现三维性.通过三维磁场数值计算,对磁悬浮球体磁阻电机的磁分布进行分析,绘制出电机定子在不同电流下定子凸极与转子凸极不同位置的磁通密度分布曲线.     

三相异步电动机转子电势的相位分析

三相异步电动机定、转子绕组被气隙中旋转磁场切割时，绕组中感应电势Ｅ１、Ｅ２的相位关系，取决于定、转子绕组空间的相对位置。采用单矢量多时轴法画出的时空图上的Ｅ２并不是转子电势的实际相位。尽管如此，不影响三相异步电动机等效电路的推导，但应说明的是Ｅ２的实际位置应是时空图上对转子绕组ａ相轴的投影，投影角是定转子绕组空间相轴的夹角。     

中型高压异步电动机内风路流体计算与温升优化

为确定电动机内通风沟数量对电动机内风路流动及温升的影响,以一台YKK450-4,500 k W的中型高压异步电动机为例,依据样机的实际尺寸,对电动机内风路定转子区域和电动机定子绕组端部进行建模,得到其流场和流固耦合的物理实物模型.通过对定转子流体场计算分析,得到每一段通风沟转子支架入口处的流量和流速值,再对电动机定转子进行分段流固耦合温升计算分析,找到电动机温升最高的区域.按照数值计算得到的最热点位置,在样机中埋置温度传感器进行温升试验,将两者结果进行对比分析,验证物理模型的构建和解算办法选取的可行性.在电动机外壳尺寸不变的情况下,改变通风沟宽度,对内风路重新建立模型,探究不同个数的通风沟对电动机通风沟内流体流动及传热产生的影响,再分别计算出不同个数通风沟情况下的最热段温度情况.结果表明:当采用9个等宽的通风沟情况时,电动机通风沟中流体的流动速度最大,并且电动机的温升为104.9 K,较原来10个通风沟情况的最高温升116.1 K,降低了11.2 K.     

同步电动机定子电量法最佳顺极性投励方式

为解决目前同步电动机异步起动投励牵入同步存在的问题,提高投励的可靠性并改善起动性能,在仿真实验确定的最佳顺极性投励时刻的基础上,提出了无转子位置传感器的"定子电量法"最佳顺极性投励实现方法.通过检测同步电动机定子电流,软件分析由于转子磁阻引起的定子电流峰值的变化来确定转子磁极与气隙磁场的相对位置,捕捉投励时刻实现最佳顺极性投励.实验证明使用该方法实现顺极性投励具有可靠性好、牵入同步时间短、对电网冲击小、在低电压和重载条件下牵入同步容易的优点,结果表明该方法是正确有效的.     

四极四相开关磁阻电机电磁场的有限元分析

本文对一种绕组按N,S交替排列的开关磁阻电动机原型进行了四个典型的物理模型的有限元分析;提供了11种不同定、转子相对位置的磁链φ与电流i之关系图及等矢量磁位线分布图,给出了给定激磁电流条件下的转矩T与转子位置θ的变化曲线T=f(θ)及电,感L与电流i、转子位置θ的变化曲线L=f(i,θ)。文中还进行了计算与实验结果的对比。     

环形流道内周向流对摩擦因子的修正公式

针对屏蔽电动机定转子环形流道内转子转动对其摩擦因子的影响作定量分析.搭建缩尺实验台,实验分析了不同转子转速下定转子间的压力分布规律.实验结果表明:转速的升高会引起压降增大,间隙环流的摩擦因子需要在经验公式上进行修正,分析拟合数据得到了修正系数与切向、轴向雷诺数比值的映射关系,从而推导出了环形流道内考虑周向流动下摩擦因子的修正公式.为了验证该公式的准确性与普遍性,利用计算流体动力学(CFD)软件对缩尺实验台与主泵屏蔽电动机定转子间的流场分别进行仿真,对比数值仿真与该修正公式所求得的摩擦因子,结果表明偏差在合理范围内.     

基于电压源复数有限元的单相感应电动机性能计算

为提高单相感应电动机设计计算的准确性,并兼顾设计计算时间,将磁场方程和单相感应电动机的定转子电路方程相耦合,导出了电压源驱动的复数有限元模型,并将其与等效电路相结合,应用于单相感应电动机计算机辅助设计,采用电压源复数有限元法模拟空载实验和短路实验以准确计算等效电路参数,用等效电路计算感应电动机的性能.对实际电机进行性能计算和试验,计算结果与试验结果吻合较好.     

大型水轮发电机转子偏心下电感参数的有限元计算

由于实际生产中,大型水轮发电机的转子往往存在不同程度的偏心现象,造成气隙磁场分布畸变,直接影响发电机运行,故为探讨发电机偏心下的运行性能,需要计算转子偏心时的电机参数。采用二维磁场有限元法,计算了大型水轮发电机在转子偏心下的磁场分布以及定子和转子绕组的自感、互感参数。有限元分析和磁导法计算结果比较表明:转子偏心造成定子支路间、定转子支路间的电感不再对称,偏心朝向处的定子支路自感和定转子支路互感变大,反向处则变小。     

双作用双定子凸轮转子叶片电动机转矩脉动分析

基于等宽曲线双定子液压电动机的思想,将传统的凸轮转子叶片电动机改进为双定子结构.通过对双作用双定子凸轮转子叶片电动机的结构分析及工作原理介绍,在传统的凸轮转子叶片电动机的基础上,计算了这种新型液压电动机的理论排量,并由此推导出多作用凸轮转子叶片电动机理论排量的基本公式.分析了该液压电动机在转子转过不同角度时的瞬时转矩值,通过计算得出了内、外电动机在不同的组合方式下的转矩及转矩脉动系数.结果表明:内、外电动机不同的组合方式可以输出多种不同的转矩,且2个内电动机和1个外电动机组合工作时的转矩脉动最小,2个外电动机和1个内电动机组合工作时的转矩脉动最大.     

变极凸极同步电机转子变极方式的分析

本文阐明极幅调制原理在变极凸极同步电机中的应用。通过对气隙磁场的分析计算,比较了各种变极方案的优劣。文中提出“改善磁场频谱特性”转子变极方案的一般设计原则以及计算确定“大小极不等距”方案的方法,并由此论证了某蓄能电站用100MW发电-电动机的转子变极方案;还对定、转子变极方案的合理匹配提出了相应的要求。     

轮毂电机气隙偏心下不平衡电磁力与转子系统振动特性分析

相对于传统电机,轮毂电机在电动车行驶过程中,由于路面激励等外界因素的作用,定转子之间会更容易产生偏心,造成轮毂电机气隙不均匀而产生不平衡磁拉力,影响轮毂电机的运行。以一种表贴式永磁同步轮毂电机为研究对象,建立等效的转子动力学模型。通过解析计算和Maxwell Ansoft软件分析了气隙偏心下轮毂电机电磁力的变化情况,并将不平衡电磁力带入等效转子系统运动方程,运用隐式Newmark积分法对转子系统在不平衡电磁力、质量偏心和初始误差偏心影响下的动力响应进行计算。结果表明:气隙偏心会产生特定频率的不平衡磁拉力,增大质量偏心会减轻不平衡磁拉力对转子系统的影响,并且初始位置误差偏心会使转子轴心朝偏心方向偏移,并会与重力相互作用。研究结果可为分析电动车用轮毂电机定转子的振动和后续的控制奠定基础。     

考虑电磁激励的车用永磁同步电机转子扭振特性

研究了车用永磁同步电机转子系统在电磁激励与机械激励作用下的非线性扭振特性.建立了电磁激励作用下的转子系统机电耦合扭振振动模型,利用多尺度法求解了振动方程,确定了电机-转子系统扭振的稳态解及其稳定性.分别研究了永磁同步电机内功率因数角、极对数、电机运行的磁饱和系数以及转子系统的扭转刚度等对转子系统扭转振动特性的影响.研究结果表明:合理地控制和设计永磁同步电机的电磁与机械参数,可以避开车用永磁同步电机转子系统的扭转振动系统可能出现的跳跃及分岔等不稳定现象.     

无位置传感器的永磁同步电机直接转矩控制系统

介绍了永磁同步电机直接转矩控制原理,在旋转坐标系下推导出转矩的几种表达形式,以此为基础分别对隐极式电机和凸极式同步电机提出了基于定子磁链和转矩的功率角位置估算算法.该估算法先计算电磁转矩、定子磁链及其位置,根据定子磁链和电磁转矩估算功率角,再根据功率角和定子磁链位置得到转子位置.仿真表明,本文提出的功率角估计算法简单有效,能比较精确地逼近电机实际位置,系统有良好的动静态性能.     

基于滑模变结构的PMSM的直接转矩控制

分析了永磁同步电机(PMSM)数学模型,设计了一种新颖的基于空间矢量脉宽调制技术的直接转矩控制(SVM-DTC)系统.利用两个PI控制器分别调节磁链和转矩实现对电机空间矢量中转矩和磁链2分量的解耦,同时,采用基于转子位置和定子电流的定子磁链估算方法观测定子磁链,并设计滑模变结构无速度传感器来估算转子位置.仿真与实验结果表明,所提出的方法能有效地估算定子磁链与转速,减小电磁转矩和定子磁链脉动,从而使系统具有很好的动、静性能.     

静叶倾角对动静干涉声学特性的影响

为了有效降低航空发动机动静干涉噪声,采用试验和理论分析不同周向倾斜静叶与动叶干涉产生的气动及声学特性.对静叶倾角为-25° ~ 25°的声学测量结果表明,影响总声压级的主要因素为单音噪声,其中一阶单音占主导;在静叶倾角为-10° ~ 10°时一阶单音噪声占总声压级比例超过40%.通过对静叶倾角±25°及0°的数值计算分析可知,改变静叶倾角可以调整动叶尾迹相位分布,从而影响动叶尾迹与静叶的干涉效果,达到控制噪声的目的.后倾静叶要优于前倾,与试验结果一致.     

高速大功率车用永磁同步电机电磁诱发转子横向振动特性

高速大功率车用永磁同步电机的转子轴系是一个涉及电磁、机械高度耦合的非线性系统,因此转子动力学性能是高速车用永磁同步电机设计必须关注的问题.建立了电机中由于转子偏心引起的电磁激励解析模型,以转子动力学和非线性动力学为基础,建立永磁电动机转子系统的非线性模型,用解析法计算得到转子横向振动的幅频特性,结果表明转子横向振动具有负刚度和失稳幅值跳跃现象.最后通过数值计算对等效解析计算的结果进行了验证.     

交流伺服控制系统电机参数闭环辨识方法研究

通过分析永磁同步电机d-q坐标轴数学模型,提出一种交流伺服控制系统闭环辨识电机交直轴电感、定子电阻、转子磁链的方法,分析了非正弦磁通造成的电机模型误差、功率器件的开关死区和编码器的电机转子位置反馈延时等对参数辨识精度的影响,并给出了相应的补偿方法。实验结果表明,补偿后闭环辨识得到的电感随电流的变化曲线与有限元分析结果基本吻合,辨识出的电阻和磁链与实际测量和计算值偏差很小,证明了该文参数辨识及补偿方法的有效性。由于所辨识到的参数是控制电机运行时的等效参数,因此该文方法对控制器及电机的设计改进提供了依据。     

双馈异步风力发电机新型无位置传感器控制方法

为了解决风力发电机系统中位置传感器故障率高、维护困难的问题,提出了一种双馈异步风力发电机新型无位置传感器控制方法。该方案通过测量定子电压计算定子静止坐标下的定子磁链矢量,同时通过测量的转子电流和重构得到的转子电压计算转子坐标系的定子磁链矢量,根据定子磁链矢量在不同坐标系下的位置获得转子位置角度。和已有方法相比,该方法仅需测量定子电压和转子电流作为反馈量,计算量较小且不需要定子电流信息。实验表明,该控制算法具有良好的动态和稳态性能,达到了较高的转子位置和转速观测精度,适合双馈异步风力发电系统的变速恒频运行。     

考虑磁致伸缩效应的偏转式发电机的振动特性研究

为了提高风能利用率,解决现有开关磁阻发电机转子旋转的单一性问题,提出一种新型可偏转双定子开关磁阻式风力发电机。首先,基于电磁-固体力学模块,建立定子结构磁固耦合数值模型,对电磁场、磁通密度、磁致伸缩密度进行了理论分析。其次,采用有限元平台对发电机进行了直观建模,基于力学理论建立考虑磁致伸缩效应的电磁-固体力学基本方程。最后,通过有限元法对发电机内、外双定子以及转子自转、偏转进行磁固耦合仿真,得到应力分布及对应的振动位移。仿真结果表明:磁致伸缩效应下的振动位移属纳米级别且所受应力较小,对发电机运行影响可忽略不计。磁固耦合的分析方法可为分析电机振动、进一步优化发电机参数提供理论参考。     

同步电机改进模型等效电路的简化

当建立同步电机完整的模型时,需计及励磁绕组与阻尼绕组的互漏感,互漏感的引入,使同步电机的解析分析计算变得非常复杂,致使系统的分析计算公式失效,因此提出定子侧和转子侧的变换条件,对引入励磁绕组与阻尼绕组之间互漏感后的同步电机,进行适当的简化。