直线感应电机的次级阻抗角计算及对涡流损耗的影响

为了解决电机涡流损耗过大对电机性能的影响,通过分析直线电机次级阻抗角,对电机涡流损耗进行研究.考虑了横向边缘效应,得到直线电机初级和次级耦合区气隙磁感应强度的解析表达式;建立电机的等效电路及次级涡流损耗分析模型,得到了次级阻抗角及涡流损耗的解析表达式.定量分析了次级阻抗角与次级涡流损耗的关系,定性分析了次级阻抗角对推力和侧向力的影响.以一台直线感应牵引电机为例,分别使用解析法和有限元方法对次级板的涡流损耗进行了计算,得到涡流损耗随频率变化的特性曲线.对比了两种方法的结果基本拟合,验证了本文解析表达式的正确性和易用性.     

基于遗传算法的直线感应电机帽型次级结构参数优化设计

为了提升直线感应电机的性能,在考虑直线电机所特有的横向和纵向边缘效应的情况下,建立了帽型次级直线电机的等效电路.确定帽型次级的优化变量后,得到推力、效率、功率因数和单位次级重量的解析表达式和多目标优化函数模型.通过遗传算法求解,在次级宽度的约束条件下,实现了推力、效率、功率因数和单位次级重量等量的优化计算.建立复合次级和帽形次级3-D FEM模型,将解析优化与有限元仿真进行对比,证明了优化方法的易用性.     

组合式永磁同步直线电机端部效应力研究

为了改善永磁同步直线电机的推力波动特性,针对其结构特点,提出了组合式永磁同步直线电机这一新型结构并介绍了组合式永磁同步直线电机的结构特点;以平板式短初级长次级永磁同步直线电机为例,用傅立叶级数方法对传统永磁同步直线电机和组合式永磁同步直线电机的端部效应力进行了分析,获取了最小化端部效应力的铁芯长度选取方法;利用有限元方法对两种电机的端部效应力解析结果进行仿真验证,用两种电机的原型样机实验平台进行了静磁阻力实验.仿真和实验结果表明,组合式永磁同步直线电机有效减小了端部效应力和静磁阻力,使电机的推力波动特性得到明显的改善.     

电磁弹射用变极距直线电机电感参数分析

为了分析极距变化型直线电机的驱动特性,通过建模仿真方法研究了变极距直线感应电机绕组电感特性。设计极距变化型长初级短次级直线感应电机,永磁体次级位于双边初级中,通过连接装置连接待弹射物体,完成弹射加速任务。直线感应电机初级绕组线圈采用分段供电模式,提高电磁弹射过程能源利用率。仿真分析极距值对初级线圈绕组自感和互感参量影响。建立有限元仿真分析模型,分析极距变化型直线感应电机磁场情况。结果表明绕组自感值和互感值在高频区域趋向于恒定。可见增加电磁弹射频率有利于电磁弹射任务的完成,模型的分析为变极距直线感应电机运用奠定理论基础。     

多相永磁无刷直流电机凸极效应的数学模型

考虑到多相永磁无刷电机转子磁路结构及气隙磁密波形对电机运行性能和控制策略的影响,需要建立准确的电机数学模型。该文根据永磁电机磁场的特性,推导了电磁转矩和反电势的一般表达式,建立了考虑凸极效应和气隙磁密谐波的多相永磁无刷直流电机数学模型,用有限元方法计算模型中的参数。结合一台样机进行了仿真和实验,结果表明该数学模型既准确反映了电机的性能,又可用于多相永磁无刷电机整个系统的仿真计算。     

单边直线感应电机纵向边缘效应的研究

单边直线感应电机（SLIM）因结构简单牢固,直接产生前进的电磁推力,在交通中得到广泛应用。 由于其磁路断续,电机运行中存在横向和纵向边缘效应;次级的入口和出口因气隙磁链守恒原理会产生涡流, 并随速度上升而加大。边缘效应和涡流大小对直线电机气隙磁链产生重要影响,造成气隙有效磁通和牵引力系 数降低。探讨直线电机工作特点,得到了电机d－q轴等效电路,通过d轴互感和电阻变化来实时反应第二纵 向边缘效应和次级涡流的影响。结合旋转电机转子磁场矢量控制方法,建立了对应的SLIM控制方程。采用转子 磁链、速度和电流三个调节器,提出了uds,uqs,iqs实时在线解耦补偿控制方法,对SLIM的推力、d－q轴电 压、d－q轴磁链等进行调节和控制,对d轴互感大小进行限制。结果表明,该方法在电机速度突变时减小了力 矩脉动,定子电流过渡平滑,速度平稳,改善了SLIM的运行性能,为电机实际运行分析提供了理论依据。     

抽水蓄能发电电动机三维瞬态涡流场有限元分析

对广州抽水蓄能B厂某发电电动机进行了三维涡流场有限元计算,建立了发电电动机的三维模型,分析了电流密度、磁密等场量的分布情况,获得了气隙径向磁密并进行了谐波分析。通过发电电动机的三维瞬态涡流场计算,可以更加准确地得到电机电磁场分布情况,运算结果能够为电机的设计、选型、国产化制造提供相应参考,在电机优化设计方面具有一定的参考价值。     

一种改进的永磁直线电机气隙磁场解析计算方法

为了更加准确地计算永磁直线电机矩形开槽情况下的气隙磁场分布,提出了一种改进的许-克变换解析计算方法.首先,采用等效磁化电流法,建立永磁直线电机初级铁芯无槽情况下的气隙磁场模型;其次,根据永磁直线电机的结构尺寸,并考虑初级铁芯矩形开槽的影响,对传统的许-克变换方法加以改进;然后,利用改进的许-克变换方法,解析计算矩形开槽永磁直线电机的气隙磁场分布.理论分析和真实的数据计算结果表明,与传统的许-克变换方法相比,所提出的方法更接近于有限元软件的计算结果.最后,根据改进的许-克变换解析计算方法,对电机气隙磁场分布进行优化设计,试制了一台短次级圆筒型永磁直线发电机.     

次级粘合薄磁的直线平板电磁阻尼器研究

为了在不改变阻尼器尺寸、形状、永磁体型号以及次级金属板材料的情况下提高阻尼力,提出了一种在次级粘合一块薄磁的方案。以一个典型的直线平板电磁阻尼器为例,利用有限元分析软件,对其气隙磁场、阻尼力以及轭板外环境磁场进行了仿真分析。仿真结果表明,次级粘合薄磁后,其x方向(次级运动方向)的阻尼力显著提高,z方向的平均阻尼力不足x方向的1%。铁磁材料轭板减小了初级永磁体外侧磁阻,降低了阻尼器外部漏磁。同时,铁磁轭板在初级磁场中被磁化,增加了阻尼器边缘磁感应强度,同样有利于提高次级在此处的阻尼力。     

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...     

分数槽Halbach永磁直线同步电机磁场解析计算

分数槽Halbach永磁直线同步电机(fractional-slot Halbach permanent magnet linear synchronous motor,FH-PMLSM)的次级永磁体采用Halbach阵列,初级绕组采用端部不重叠的集中绕组,与常规的分数槽永磁同步直线电机相比,具有推力密度大、损耗小等优点,适用于长行程、大推力驱动场合。文章在Halbach永磁阵列的电流密度等效基础上,对16极15槽FH-PMLSM建立分层解析模型,利用矢量磁位和边界条件推导出气隙区域、齿槽和永磁体区域磁场的解析公式,并结合分布式卡式系数分析FH-PMLSM励磁磁场的分布,进一步对不同气隙长度的FH-PMLSM的电磁推力进行计算。结果表明:解析计算与有限元计算的磁场结果基本吻合,验证了该解析方法的正确性,为分数槽Halbach永磁同步直线电机的工程分析和优化设计提供了依据。     

静止状态下直线感应电机的参数辨识方法

直线感应电机气隙较大,并且次级一般是由整块的铝板和次级铁轭压制而成.由于此种次级没有类似于旋转感应电机的鼠笼导条和短路环,导致次级漏感远远小于初级漏感.传统的测量电机参数的空载和堵转试验假设初、次级漏感相等,在直线感应电机中难以实施,因此测量直线感应电机的参数难度较大.本文提出了一种静止状态下直线感应电机的参数辨识方法,无须做空载和堵转试验,通过控制PWM逆变器就可以实现对直线感应电机的初级电阻R1、初级漏感L1、次级电阻R2、次级漏感L2和互感Lm的测量.在参数计算过程中引入了β参数,实验验证了该方法的准确性并且分析了β参数对该方法的影响.     

中低速磁浮列车速度对直线感应电机牵引力影响

结合中低速磁浮列车工程应用的电机结构参数,基于准一维理论建立气隙磁场数学模型,分析运行速度与电机气隙磁场之间的关系,然后采用有限元仿真从气隙磁场、次级涡流和牵引力3个方面对数学模型进行验证。结果表明,列车速度会影响电机的纵向动态端部效应（LDEE）,导致气隙磁场产生畸变,并在次级感应板上的电机入端、出端区域产生涡流,使电机推力下降、效率降低。对比电机端部半填充槽结构和全填充槽结构的纵向动态端部效应,半填充槽结构的电机牵引力受速度影响更严重。     

考虑谐波磁动势的双边直线感应电机推力特性计算

为了研究不同形式绕组产生的谐波磁动势对电机推力的影响,设计了3种绕组（双层整距绕组、双层短距绕组、单层整距绕组）形式的短初级双边直线感应电机（Double Sided Linear Induction Motor,DLIM）,在考虑谐波磁动势的前提下,对比不同绕组的谐波磁动势分布及其对推力特性的影响.首先分别计算在三相对称电流源激励时3种绕组产生的磁动势并利用傅里叶分解得到各次谐波;其次,建立短初级DLIM的一维场数学模型,在考虑各次磁动势谐波的情况下,采用解析法推导出短初级DLIM电磁推力的数学表达式,并分析了各次谐波磁动势对推力的影响.最后,搭建有限元仿真模型,计算推力特性并与解析结果进行比较,二者具有较好的一致性,验证了解析计算的正确性.     

转子内部开槽对分段永磁同步电机齿槽转矩的影响

本文针对永磁同步电机产生较大齿槽转矩的问题展开研究,探究了齿槽转矩产生的机理,分析了气隙磁密波形对齿槽转矩的影响。以此为基础,验证了在永磁体上侧转子处开槽的正确性和可行性。以3相8极48槽内置分段“一”字型永磁同步电机为例,在永磁体上侧的转子处开设不同形状和位置的辅助槽,分析不同位置、不同形状的辅助槽对电机的齿槽转矩、反电势、气隙磁密和气隙磁密谐波幅值的影响规律。结果表明,与其他四种槽型相比,直角梯形辅助槽对齿槽转矩的削弱效果最好;确定了最佳匹配参数,并与优化前的电机进行比较,优化后的电机改善了气隙磁密波形的正弦性,表明在永磁体上侧的转子处开槽可以改善电机性能。     

新型聚磁式横向磁场永磁推进同步电动机

针对现有的各种聚磁式横向磁场永磁电动机的定子结构较为复杂的问题,该文提出了一种新型聚磁式横向磁场永磁推进同步电动机结构。其主要特点是转子永磁体磁极采用三面墙式聚磁式结构,定子铁心由U形硅钢叠片构成,在提高了气隙磁密的同时简化了定子铁心的结构。利用三维电磁场有限元数值计算对该种电机的磁场进行了分析,并根据磁场分布计算了该种电机的电磁参数。实验结果与计算结果吻合较好。新型横向磁场永磁推进电机在保证电机性能的基础上简化了定子铁心结构。     

轨道交通用高温超导直线感应电机的设计与测试

高温超导直线感应电机对于城市轨道交通的发展具有重要意义.参考常规铜绕组直线感应电机的设计理论,对高温超导直线感应电机进行设计.结合高温超导带材的特性,设计超导绕组线圈的结构并选择单层整距集中绕组结构的方式对线圈在初级铁芯上进行排列,采用无磁材料制作薄壁杜瓦,最后将各个部分整体组装成高温超导直线感应电机试验样机.运用有限元分析软件ANSOFT对所设计的电机建模并进行仿真计算.制作铜绕组试制样机并搭建直线电机牵引测试平台对制作的电机样机进行测试,将试验结果和仿真结果进行对比分析,验证设计的合理性与可行性.     

内置式U形永磁同步发电机转子结构优化

针对永磁同步发电机齿谐波含量大、电压畸变率高及存在齿槽转矩的问题,对内置式U形永磁同步发电机转子结构进行了优化.研究了齿槽转矩产生的原因,以6极72槽内置式U形永磁同步发电机为例,利用有限元方法分析磁极偏移程度及非均匀气隙程度对齿槽转矩及电压畸变率的影响.分析了圆形轴向转子通风道位置对永磁同步发电机性能的影响.结果表明:磁极偏移可以使齿槽转矩相位发生周期性变化,当磁极偏移0.5齿距时,所对应齿槽转矩最小,约为原来的25%;永磁同步发电机的齿谐波含量、电压畸变率及齿槽转矩随非均匀气隙程度的增加而降低;当转子通风道位置处于合适位置时,在去磁最严重的情况下,永磁体最小磁密面的磁密最大,说明适当的转子通风道位置可以降低永磁体的退磁风险;对于文中发电机,当转子通风道位置顺时针偏转2°机械角度时,永磁磁钢最小磁密面的磁密最大为0.331 7 T.     

混合式步进电机静态特性的工程计算方法

给出了步进电机静态特性的一种较简单的计算方法，这种方法在分析电机的磁路时，将电机齿部的饱和效应和气隙性比磁导法结合起来考虑，建立起电机的等值磁网络方程，求解磁网络方程，可求出电机各部分的磁能共和电机总的磁共能，最后利用虚位移原理分析电机的静态特性，提出了方法解决了在不具备磁参量数据库情况估虎电机静脉矩的问题，为混合式步进电机的设计计算提供一种有效的方法。     

电动汽车用双层内置式永磁电机的设计与分析

永磁电机具有高效、高功率密度、高转矩密度等优点在车用驱动电机中得到广泛的关注。针对现有车用驱动电机的指标,分析车用永磁电机的工作原理,并设计一款100 kW双层内置式车用永磁驱动电机,利用有限元分析软件建立电机的二维有限元分析模型,分析电机的空载气隙磁密、反电势及齿槽转矩,初步验证了设计的合理性;在此基础上,计算电机的转矩电流特性、电机过载特性及转速-转矩特性,结果表明,所设计的电机的峰值转矩达1 100 N·m,电机的峰值转速可达9 000 r/min,弱磁扩速范围达到3倍以上,满足指标需求。