集中绕组外转子永磁同步发电机非线性变网络磁路分析

为集中绕组外转子永磁同步发电机建立了非线性变网络磁路分析模型,给出了等效磁路结构,推导了各部分磁导计算公式,用节点磁位法建立非线性磁路方程,并用Gauss-Seidel迭代法进行求解,由此得到了发电机的磁链波形和电势波形,计算结果与有限元分析结果和样机实验结果吻合,计算速度则远远快于有限元法,表明所建立的等效磁路模型是计算该永磁发电机特性的快速有效的方法,从而为该电机的设计优化分析奠定了基础.     

考虑铁芯磁饱和的开关磁阻电机电感及转矩解析建模

针对开关磁阻电机电感的非线性问题,提出了一种开关磁阻电机非线性电感解析计算模型,并在此基础上完成了电磁转矩的解析计算。运用分布式等效磁路法并考虑铁芯磁饱和的影响,通过分别确定各条磁路中气隙和铁芯的等效长度及磁导率,建立了含电机参数的非线性电感解析模型,并通过电感的有限元仿真结果验证了解析模型的准确性。在利用该电感解析模型求解得到磁链曲线族的基础上,使用能量法对电磁转矩进行了解析计算,并将电磁转矩的解析结果与有限元仿真结果进行了对比,结果表明:建立的非线性电感解析模型能够准确地预测出电机的动态电感,相对误差在9%以内,电磁转矩峰值处误差在6%以内,提出的电感解析模型能够获得较高精度的电感和转矩解析结果。     

磁悬浮开关磁阻电机的一体化数学模型

针对磁悬浮开关磁阻电机运行过程中容易出现磁饱和及转子偏心的问题,建立了一种新型的一体化数学模型.首先,依据电机磁场的有限元分析结果,基于麦克斯韦张量法求出了径向力及转矩关于气隙磁密的表达式.其次,根据电机的等效磁路,结合铁芯材料的磁化特性,计算了非线性气隙磁密.最后,以此二者为基础建立了磁悬浮开关磁阻电机的一体化数学模...     

基于非线性等效磁路模型的水轮发电机组转子系统电磁磁力减载分析

为提高水轮发电机组转子系统的电磁减载力,充分考虑磁路饱和情况的影响,建立了电磁减载装置的非线性分段等效磁路模型,将粒子群算法应用到该磁路模型的求解中。以HL100-LJ-210水电机组为实例,分析了其电磁减载力随电路的变化规律。通过有限元法验证了该计算方法的可行性;利用该方法对磁路饱和情况进行估计;并针对装置存在的磁饱和问题提出了相应的解决措施,有效地提高了电磁减载力,为改善水轮发电机组推力轴承运行条件提供了理论依据。     

5MW直驱永磁风力发电机的电磁设计与计算

5 MW直驱永磁风力发电机为大容量永磁发电机,在进行电磁设计时需考虑到其独特性.阐述了该电机主要尺寸、极槽数和永磁体尺寸的确定方法,同时给出了主要电磁参数的磁路法计算结果.由于磁路计算无法得到电机的准确运行参数和运行特性,对电机进行了电磁场有限元计算,并论述了不同运行情况时的计算方法.有限元计算结果表明电机电磁设计合理,电磁性能满足额定要求.     

磁场定向异步电机的磁饱和影响及转矩优化分析

为分析铁磁路饱和对磁场定向异步电机性能的影响 ,提出了一种新的基于 MT同步旋转坐标系下考虑异步电机主磁路饱和的非线性数学模型。通过有限元计算分析表明 ,异步电机饱和的区域主要集中在靠近 M轴的齿部和轭部 ,而在 T轴上 ,由于定转子间的转矩电流在磁路上达到磁平衡使得磁路呈线性化。在分析饱和交叉影响的同时分析了该模型的适用条件。应用该模型 ,分析了异步电机的输出转矩密度 ,计算结果表明适当选择电机的转子磁链大小 ,将会提高电机的每安培输出转矩能力     

基于全构件模型的磁流变阻尼器磁路分析及测试

为得到磁流变阻尼器阻尼间隙处的磁感应强度,对磁流变阻尼器的全构件磁路进行了理论分析,根据等效磁路理论给出磁流变阻尼器有效间隙处磁感应强度的计算方法.基于通用有限元软件建立包含不同构件的磁流变阻尼器有限元模型,计算阻尼间隙处的磁感应强度,并对相应工况下的磁感应强度进行实测.最后,建立了磁流变阻尼器的全构件有限元模型,计算了阻尼间隙处的磁感应强度,并与简化模型的仿真值进行对比.结果表明,考虑非工作磁路的仿真计算结果与实测值基本吻合,基于全构件模型的磁感应强度仿真计算结果更加准确.因此在利用有限元进行磁路分析和设计时,应充分考虑磁流变阻尼器中所有导磁构件对磁场强度的影响.     

基于等效磁路的并列结构混合励磁发电机磁场仿真分析

分析了切向永磁和爪极电励磁在转子中并列组合的混合励磁发电机的结构特点和工作原理,建立了等效磁路模型．由等效磁路模型推导了气隙磁密与励磁电流、磁钢厚度和极对数等参数的关系式,给出了参数计算的方法,并计算了等效磁路模型不同励磁电流下的气隙磁密大小．采用有限元分析软件对发电机建模,仿真分析了发电机的磁场分布,得到气隙磁密与各参数之间的变化关系曲线．仿真结果与等效磁路模型相符,验证了等效磁路模型的正确性和参数计算的有效性,为并列结构混合励磁发电机的设计和参数分析提供了参考．     

考虑饱和的开关磁阻电机径向电磁力解析建模

为了对开关磁阻电机径向电磁力进行快速计算和分析,提出了一种开关磁阻电机电磁力的解析计算模型.该模型考虑了饱和的影响,且能够反映电磁力的分布特征.基于磁通管法推导了磁动势和等效磁导,通过磁势乘磁导建立气隙磁场模型;分析了饱和对气隙磁场的影响,并引入修正系数对模型进行修正;基于麦克斯韦张量法建立了径向分布电磁力解析计算模型,并通过有限元方法证明了该解析模型的准确性.模型可以反映电磁力与电机结构的关系,适合电机设计和改进,以及振动噪声研究时快速计算电磁力.     

表贴式永磁电机漏磁导的解析计算

针对有限元法求解空载漏磁系数时计算量大的问题,采用磁路法全面考虑了永磁电机内部4不同漏磁通路径,并根据电机结构尺寸确定各漏磁通的积分区域,不但解决了磁路法在电机结构变化时漏磁系数计算不准确的问题,而且同时具备计算量小的优点。在极弧系数、气隙长度和永磁体厚度分别变化的情况下,漏磁系数的有限元结果与磁路法结果吻合,证明了该文所提出的漏磁导计算方法的准确性。该方法不需要复杂的有限元计算,尤其适用于电机优化设计。     

无轴承永磁同步电机径向悬浮力产生机理研究

在介绍无轴承永磁同步电机径向悬浮力产生原理基础上，推导了无轴承永磁同步电机径向悬浮力数学模型；用有限元分析和计算方法，讨论了无轴承永磁同步电机在定子绕组相应等效电流作用的情况下，改变径向悬浮力绕组中电流、电机气隙磁路分布状况，并且在考虑磁路饱和及非线性情况下，计算了电机径向悬浮力与绕组中电流之间的非线性关系．研究结果对电机的优化设计及如何获得最大径向悬浮力提供了理论依据．     

电动车用轮毂电机场路耦合分析

针对电路模拟法和电磁解析法难以准确计及铁磁材料磁导率非线性的影响,以及磁场有限元法难以分析外电路为非标准正弦激励等问题,采用场路耦合法分析电动车用轮毂电机特性,将电磁场有限元方程与外电路方程联立求解,充分考虑外电路中时间谐波电流等非线性因素对磁场的影响,实现电磁场量和电气量的直接耦合。推导轮毂电机电磁场与外电路耦合离散方程、机械运动方程以及功率损耗方程,计算其负载感应电动势和功率损耗,对比分析磁场有限元法和场路耦合法计算结果的差异,并研究轮毂电机功率损耗密度的分布规律。分别采用磁场有限元法和场路耦合法计算在不同工况运行时电机的效率特性,通过样机实验对比分析,结果表明:场路耦合法计算结果更准确,证明所用分析方法的正确性。     

电磁推力轴承磁路计算方法的改进

用有限元法对同向和反向偏流输入情况下各种结构布置形式的电磁推力轴承系统按整体模型进行磁场和承载力的计算,分析了不同结构型式对磁通分布和电磁力大小的影响。以磁路的基尔霍夫定律和欧姆定律为基础,将电磁推力轴承的整体磁场模拟为等效的电路网络,探讨了不同磁路的磁阻计算方法,然后通过简单的串、并联电路分析,算出整体磁场中的磁通分布和电磁力值,其结果与有限元分析相一致。确认了等效网路法对电磁轴承考虑漏磁影响的整体结构设计计算的适用性,并给出了具体的计算方法。     

谐波平衡有限元算法的研究

为解决具有饱和铁芯的交变电磁场的计算需要较大的存储量和较长的计算时间的问题,提出了一种适用于交变电磁场谐波问题分析的新的有效算法。谐波平衡有限元算法是有限元算法与谐波平衡方法的结合,其计算过程类似于非线性静态场。该方法适用于任意阶多项式描述的磁化曲线问题的求解。通过对一电抗器的计算,验证了该方法的正确性。     

感应钢包炉电磁场和工作特性的数值分析

提出了感应钢包炉的等效电路以及感应钢包炉的漏磁场、空载磁场和负载磁场的数学模型，利用有限元法作了计算，进而给出了等效电路参数及工作特性的算法。     

一种新型混合励磁爪极同步发电机结构及特性研究

针对电励磁爪极电机功率密度低、永磁爪极电机磁场调节困难的问题,研究了一种新型的混合励磁爪极同步发电机.根据电机学原理,利用磁路的计算方法和三维有限元分析计算方法对该电机进行仿真计算,探讨其空载特性和调节特性,分析比较了该电机与电励磁爪极电机和永磁爪极电机的性能差异.研究结果表明:(a)相对于电励磁爪极电机,该电机实现了励磁电流的双向控制;相对于永磁爪极电机该电机使得输出电压可调.(b)在更宽的负载范围内实现了保持输出电压恒定.