大型水轮发电机电磁场模型及其对温度场的影响

为了准确分析大型水轮发电机的损耗和发热问题,分别建立了2维稳态电磁场、运动电磁场和场路耦合的有限元模型,并以1台36MW贯流式水轮发电机为例,对转子铁芯损耗和阻尼绕组损耗进行了计算。在此基础上,结合3维温度场有限元计算,分析了3种不同电磁场模型对转子热源和温度计算结果的影响,并与试验数据进行了对比。结果表明,场路耦合模型计算精度更高,额定工况时每根阻尼条的损耗不等,背风面阻尼条的发热明显大于迎风面的阻尼条,转子最高温度位于阻尼绕组而非励磁绕组。研究结果对提高大型水轮发电机转子损耗和温度场的计算精度以及设计、运行的可靠性具有参考价值。     

基于场路耦合法计算爪极发电机输出功率和效率

爪极发电机磁场呈典型的三维分布,需用三维数值方法计算。文章采用三维瞬态有限元法计算爪极发电机电磁场,得到各项铁耗;采用场路耦合法计算,得到了额定负载时电励磁爪极发电机的效率,并且得到了电励磁、混合励磁爪极发电机的最大输出功率。电励磁爪极发电机输出性能实测值与计算值的一致性验证了计算结果的有效性。     

用有限元法计算步进电机的磁场、转矩

随着电子计算机科学技术的发展,在电磁场分析研究的领域里,有限元法刚开始推广.本文就步进电机的磁场和转矩的计算,阐述了非线性磁场有限元数值分析.最后,列出了实际计算的方框图.     

直线电机瞬态特性的场路耦合分析法

运用磁网络法,进行了单边直线感应电动机的性能分析。提出了此种电机的磁网络模型,由电磁场方程导出了磁网络的参数,从而考虑了直线电机边端效应、绕组不对称分布等结构特点。场路耦合及机电耦合法的运用,使文中提供的分析模型更接近实际情况,适合于动态特性的分析     

电动汽车永磁轮毂电机磁场非线性解析计算方法

针对传统解析法通常假设铁磁材料磁导率为无穷大、忽略了磁饱和效应的问题,提出一种考虑铁磁材料磁导率非线性影响的磁场解析建模方法。利用复数形式的傅里叶级数和柯西乘积将材料磁导率嵌入到静磁场求解中,将永磁轮毂电机分为定子齿槽、气隙和永磁体3个求解域,以矢量磁位为求解变量,根据激励源的不同在各求解域建立拉普拉斯方程或泊松方程,联立边界条件求得各域矢量磁位。根据材料非线性B-H曲线,利用迭代算法得到了各工况下定子齿上的相对磁导率分布,计算了空载、电枢、负载磁场分布及输出转矩,并通过有限元法验证了该非线性解析法较传统解析法更准确。     

高速开关磁阻电机的电感计算与运行分析

高速开关磁阻电机(SRM)常采用角度控制方式(APC),因而准确计算电感曲线,确定开通关断角对电机的控制非常重要.本文采用能量增量法计算了SRM的静态电感和动态电感特性,分析比较得出动态电感能更好地反映电机的动态特性及饱和特性.根据高速运行的SRM动态电感,确定了合适的角度控制方案.基于有限元软件JMAG-studio,采用场-路耦合方法,对高速SRM运行于APC的工况进行分析计算,得到了电机的磁场分布及电流、转矩特性.     

应用组合法计算三维非线性涡流场中的损耗

在样条积分方程法，有限元法和表面阻抗法的基础上，提出了一种求解三维非线性磁场中涡流损耗的新方法－－组合法，其特点是针对工程电磁场数值计算中几种方法各自的适用范围，将求解区域划分为积分方程求解区和有限元求解区，通过边界条件的处理将两种算法耦合，考虑到波在导体中传播的特性，应用表面阻抗的概念，把导体内部的涡流损耗作用反映到导体表面，并与有限元方程耦合求解出导体表面的涡流损耗，针对ＴＥＡＭ ＷＯＲＫＳＨ     

三维涡流场的数值计算法——综合物理场有限元法

本文利用综合物理场方程,以直角坐标系下的复量位表示的非线性三维涡流电磁场方程(σ=const,μ≠const)为基本求解方程,进行了统一三维(二维)电磁场的综合物理场有限元分析和数值计算的研究,导出了综合有限元计算格式(它适用于高阶、低阶以及线性的四面体和六面体单元)。文中以超导电机在失超状态下的三维涡流场为例进行了实际计算。     

轴向气隙磁阻电机磁场的有限元分析

本文用有限元法,考虑铁磁材料的非线性因素,对新型的轴向气隙磁阻电机进行了多种方案的电磁计算,从场量出发导出了电机的参数,并从实验证明了本文方法对于该种电机的分析是适合的,从而比较准确地描述了电机的特性。     

基于有限元分析的开关磁阻电动机非线性研究

针对开关磁阻电机双凸极结构导致的磁场严重非线性,利用有限元法对开关磁阻电机电磁场进行研究.通过有限元分析软件ANSYS得到一组不同转子位置下的三维磁化曲线族,进一步求得电感及转矩特性曲线,用于开关磁阻电机系统的非线性建模,将有限元分析与非线性仿真有机地结合起来,并得出一系列仿真波形.最后,通过样机进行实验,将实验波形与仿真波形进行对比,充分证明有限元分析数据的合理性及非线性仿真的可行性.     

轮毂电机嵌入式电磁驻车制动设计与仿真

根据电磁理论和电磁制动器的工作原理,设计了一种能耗低、嵌入式轮毂电机内部的电磁断电制动新型结构,并且提出了分析计算方法。对电磁制动器进行了磁路分析,建立了数学模型。通过Ansoft软件建立了三维有限元模型,对电磁制动器的电磁性能和工作特性进行分析,并对电磁制动器工作过程进行动态仿真研究。分析了电磁制动器内部复杂的磁场强度分布和电密分布等,得到了激励绕组电流、电磁力与工作气隙以及衔铁位移等变化曲线。电磁吸力的实验结果与仿真计算结果一致,表明电磁有限元方法分析电磁制动器的电磁性能是准确可靠的,能满足电动代步车驻车制动系统的灵敏性、可靠性和特殊要求。     

基于FLUX3D的三相三芯柱变压器油箱和夹件涡流损耗

电力变压器的涡流损耗计算,对于提高变压器的稳定性、安全性和高效性具有重要意义.首先,从三相三芯柱变压器铁芯拓扑结构出发,基于统一磁路(unified magnetic equivalent circuit,UMEC)推导了考虑绕组耦合的三相三芯柱变压器电磁模型.然后,将电磁模型与涡流损耗经验公式联立,计算出电力变压器油箱和夹件的涡流损耗值.最后,借助有限元仿真软件FLUX3D,为变压器建立一个有限元模型,建模过程中考虑了油箱和夹件的涡流损耗.将所得涡流损耗结果与FLUX3D软件建模分析的结果进行对比,证明了涡流损耗研究方法和FLUX3D软件的有效性.基于该软件的建模与涡流损耗计算方法的探究对电力变压器的研发、生产和应用具有一定的前瞻性.     

量子遗传算法在永磁同步轮毂电机优化设计中的应用

量子遗传算法具有种群规模小而不影响算法性能、收敛速度快和全局搜索能力强等优点。为了获得高功率密度和低成本的电动车用轮毂电机,基于量子遗传算法,针对研究设计的一种外转子永磁同步轮毂电机,以电机有效质量、材料成本和功率损耗为优化目标,建立了包含8个设计变量和5个约束的数学模型,对电机进行优化设计。研究结果表明:永磁同步轮毂电机有效质量、材料成本和功率损耗降低,效率特性提升,有限元分析结果与量子遗传算法计算结果接近,能满足电动车对驱动轮毂电机的使用要求,因此,量子遗传算法对于轮毂电机优化设计是有效可行的。     

基于磁势矢模型的电磁直线驱动装置解析建模

针对目前有限元法求解电磁直线驱动装置稳态电磁特性时运算周期长、计算效率较低的问题,提出研究此类驱动装置的解析建模方法。以直驱式自动变速器用动圈式电磁直线驱动装置为例,建立了驱动装置磁场泊松方程,引入磁势矢模型推导了磁场分布方程,并结合边界条件得到了径向气隙磁通密度及电磁力表达式,以此获悉驱动装置稳态电磁特性。结果表明,解析模型与有限元模型的求解误差最小为0.6%,最大为6.6%,与试验误差不超过2.5%,有限元及试验均验证了模型的正确性与精确性。所提方法在确保求解精度的前提下求解过程简单且通用性好,为实现电磁直线驱动装置的模块化设计和无位移传感器控制提供了理论参考,对丰富和发展全电集成动力系统控制方法有一定的理论意义和工程应用价值。     

线性压缩机用动磁式直线电动机

研制了一种新型直线压缩机驱动用动磁式直线振动电动机.建立了电动机磁路物理模型,并对磁路数学模型、电动机动子动力学模型和驱动电路模型进行了求解,得到了驱动电压与动子位移关联式,分析了电动机参数对动子运动特性和电动机性能的影响.运用电磁场有限元方法对动磁式直线电动机电磁场模型求解,磁通分布揭示了电磁力产生机理;运用直线电动机样机静态特性实验数据验证了数值分析的有效性.数据分析揭示了动磁式直线电动机力-位移-电流之间的关系,为压缩机和电动机控制系统设计奠定了基础.     

直线电机电磁机构中磁场与电磁力的有限元分析

本文采用有限元数值计算方法对直线电机电磁机构部分进行磁场计算，阐述磁场的分布状况，并在此基础上，计算直线电机的电磁吸力，对磁场计算与磁路计算作了比较分析。     

SMC爪极永磁电动机的设计特点

在简要分析开发软磁铁粉材料 (SMC)永磁电动机前景的基础上 ,设计并制造了一台以SMC材料为定子铁心的爪极永磁同步电动机 ,建立了电机的等值磁路图并进行了磁场分析 .采用三维有限元数值方法进行了磁场计算 ,计算结果得到样机试验结果的验证 .介绍了SMC爪极永磁电动机样机的结构及设计特点     

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。