凸极同步发电机空载电势波形畸变率的计算

凸极同步发电机空载电势波形畸变率是衡量发电机性能的重要指标，主要取决于它的气隙磁场，后者受到诸多因素的影响，计算十分复杂。将引入“饱和谐波磁导法”的概念［１］，综合运用了传统的解析法与现代的数值法，既较准确地计算了气隙磁场，又成功地描述了气隙中齿谐波磁场产生的“动态”过程。计算结果与实验结果吻合较好，能满足设计前对电机空载电势的预估     

基于定子齿齿肩削角的内置永磁电机齿槽转矩削弱方法[JP]

为削弱电动汽车用内置式永磁同步电机的齿槽转矩,提出了一种定子齿齿肩削角的方法。建立定子齿齿肩削角前后的气隙长度等效模型,推导有效气隙长度分布函数,分析定子齿齿肩削角降低气隙磁密低次谐波幅值,削弱齿槽转矩的机理;以三相8极36槽内置式永磁同步电机为例,利用有限元法对定子齿齿肩削角的不同形状和尺寸进行仿真分析,获得最优参数匹配。结果表明,定子齿齿肩椭圆形削角有效降低了气隙磁密谐波幅值,提高了电机反电势波形正弦性,削弱了齿槽转矩;优化后的电机齿槽转矩的峰值降低了77.2%,反电动势的9,13,15,17,19和21次谐波幅值明显下降,电机的输出品质显著提高。所提方法通过改变气隙长度分布函数,减小了气隙磁密特定谐波,可有效削弱永磁电机的齿槽转矩,为同类型电机齿槽转矩的优化提供参考。     

永磁无刷电机的电磁设计参数研究

在进行永磁无刷电机的研制中,用解析式表达了气隙磁场的分布函数,导出了极弧系数及方波气隙磁场下的反电势的表达式,提出在大功率无刷电机的电势平衡方程中,由于电流大、绕组电阻小,不仅要考虑导通时功率IGBT的管压降,还应考虑导通时功率IGBT的电阻作用.     

直线式移相变压器边端效应研究

为削弱边端效应对直线式移相变压器效率及谐波抑制的影响,提出了一种通过改变气隙大小和边齿宽度达到削弱边端效应影响的方法。对直线式移相变压器的边端效应进行了理论分析,研究了边端效应产生的原因,对气隙磁通做了近似处理,推导出由边端效应所产生的电动势、电流、消耗功率以及考虑边端效应时的直线式移相变压器的等值电路。通过分析和对比推导结果,得到影响边端效应的两个主要参数:边齿宽度及气隙大小。根据这两个参数提出优化方案,减弱或消除边端效应对直线式移相变压器正常工作的影响,提高工作效率并减小输出电势的谐波含量。通过仿真来验证优化方案的有效性,结果表明,在本文使用的仿真模型中,将气隙控制在0.3mm的同时把边齿宽度控制在5mm,可以削弱边端效应的影响,使直线式移相变压器工作在最佳状态。该分析结果有利于将直线式移相变压器更好地应用于多脉波整流及多重叠加逆变中。     

异步化超高压发电机转子结构优化

为了减小异步化超高压同步发电机气隙磁密的谐波影响,改善感应电动势波形,对异步化超高压同步发电机进行结构优化;采用有限元方法对异步化超高压同步发电机不同转子绕组的连接方式及槽型进行了仿真分析,得到了气隙磁密和感应电动势的谐波含量.结果表明:采用双层叠绕组连接方式和半开口槽型的转子结构时,异步化超高压同步发电机的感应电动势谐波含量能达到国标要求,并能提高该类电机运行的可靠性.     

基于双重傅立叶变换的永磁转子涡流损耗分析

为了优化永磁转子结构,降低转子涡流损耗,分析了表面贴式高速永磁同步电机气隙磁场齿槽效应产生的转子涡流损耗.研究了表面贴式永磁同步电机转子永磁体磁化模式,建立了永磁同步电机转子涡流损耗数学模型,分析了永磁同步电机静态气隙磁场,提取气隙磁场样本数据.采用双重傅里叶变换,研究和比较了四极永磁同步电机永磁体在Halbach磁化和平行磁化时,由齿槽效应引起的气隙磁场时空谐波和对应的转子涡流损耗,并采用瞬态有限元法计算了空载时的转子涡流损耗.结果表明:永磁体采用Halbach磁化模式,能够有效降低气隙磁场高次谐波,转子涡流损耗约为平行磁化时的34%.     

内置式永磁电机齿槽转矩的优化设计

针对内置式永磁同步电机存在的齿槽转矩问题,采用有限元软件Maxwell分别对不同分段数、不同非均匀气隙情况下的内置式永磁同步电机进行分析.理论分析表明:转子分段斜极可以抑制齿谐波,从而削弱齿槽转矩;而采用非均匀气隙结构则可以通过优化气隙磁密的特定次谐波削弱齿槽转矩.依据理论分析,提出一种二者相结合的方法抑制电机的齿槽转矩.优化结果表明:该方法能有效地抑制电机的齿槽转矩.     

交流励磁电机系统的谐波分析

交流励磁电机和交交变频器是交流励磁电机系统中最主要的两个谐波源.交流励磁电机的参数计算采用多回路分析方法,计及空间气隙谐波磁动势和定、转子齿槽效应;交交变频器采用面向线路的模型,并加入两管换流模式和正、负组换流模式.仿真结果与实验进行了对比,并在此基础上,详细讨论了:1) 交交变频器两管切换、正负组切换对系统谐波的影响;六脉波与十二脉波变频器的谐波比较;2) 交流励磁电机的空间气隙谐波磁势,定、转子的齿槽和定、转子短距系数对系统谐波的影响.归纳了交流励磁电机系统中谐波的抑制措施.     

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。     

新型磁阻式旋转变压器的初步设计优化

以磁阻式旋转变压器的基本结构为基础,针对进一步提高旋转变压器精度的问题,提出一种定转子结构的优化方法.研究转子形状对旋变气隙磁通密度的影响,并总结出最小气隙长度及气隙比例系数这两个关键参数的选取规律.在定子结构优化中,讨论了定子齿上开辅助槽时,槽深对磁路及优化效果的影响,结果表明:转子的气隙比例系数和最小气隙长度分别取1.6和0.6,mm时优化效果最好,定子铁芯上引入辅助槽设计有效降低了低次谐波,使优化后的旋转变压器谐波含量明显减少,输出电压波形更具正弦性.     

永磁无刷直流电机转矩波动及其抑制的探讨

研究了永磁无刷直流电机的转矩特性．根据定子电流和转子反电势推导出了转矩表达式，根据反电势和电流的各次谐波分量之值可以计算出转矩的各次谐波分量．对于一台给定的电机，只要其反电势一定，通过优化定子电流就可以消除主要的转矩谐波分量，从而达到减小转矩波动的目的     

定子斜槽同步发电机空载电压波形的数值计算

为缩短计算时间,用二维数值模型分析斜槽发电机的波形问题.建立了时域有限元模型,推导了谐波电势的斜槽系数,得出了定子斜槽时空载电压波形畸变率,提出了时域有限元计算中时间步长的选用建议.所用方法对快速准确地计算电力系统中的谐波问题有一定参考意义.     

考虑开槽和饱和时鼠笼异步电动机谐波的解析计算

为了在设计阶段降低异步电动机电磁振动噪声,有必要计算气隙磁通密度谐波。该文提出了考虑开槽和饱和时鼠笼异步电动机电流谐波和气隙磁通密度谐波的解析计算方法。建立求解稳态电流谐波的数学模型,再由电流求出总磁动势和气隙磁通密度谐波。电流谐波与磁通密度谐波之间的相互依赖关系可利用多次求解来处理。与实测结果和有限元法计算结果的比较验证了该方法的有效性。该解析法可应用于气隙磁通密度谐波的快速计算,尤其对于中大型异步电动机有重要的实用价值。     

确定饱和电机气隙磁场谐波的新方法

本文提出一种把分析气隙磁场的数值方法和解析方法结合起来以求解在饱和条件下电机气隙谐波磁场的方法。这种方法能求出在饱和条件下气隙谐波磁势及开槽等因素引起的谐波磁场,和由于饱和所出现的谐波磁场,这两种可以是同次而不同速的谐波磁场。根据这种新方法所给出的结果,可对电机性能进行准确合理的分析。本文所做的算例结果,证明了这种方法的正确性。     

表贴式永磁电机阶梯形永磁体设计及特性分析

调速永磁同步电动机要求永磁体产生的气隙磁密波形呈正弦分布,以此产生正弦形的空载反电动势,为此文章设计出一阶梯形永磁体结构以产生近似正弦分布的气隙磁密波形;对一矩形周期函数和阶梯形周期函数分别进行傅里叶级数展开,得出在特定条件下阶梯形周期函数的各次谐波幅值比矩形周期函数小,鉴于此提出阶梯形永磁体结构;在磁场分析软件Magnet中,分别搭建了阶梯形调速永磁同步电机及瓦片形调速永磁同步电机的有限元分析模型并仿真,对仿真获取的气隙磁密做谐波分析,结果表明阶梯形永磁体产生的气隙磁密的各次谐波幅值明显小于瓦片形永磁体。     

同步电机齿谐波电势的级数公式和三角函数公式

本文给出了计算各次谐波电势的级数公式和三角函数公式并证明了这两个公式的恒等关系。进而,对过去电机学中的齿谐波概念及其计算公式提出了不同的看法。     

主动补偿脉冲发电机负载绕组主电感系数的计算

主动补偿脉冲发电机（ＡＣＰＡ）负载绕组电感系数是设计和仿真计算的一个重要参数。利用气隙磁导和磁链和概念推导了计及气隙磁场空间谐波的负功绕组电感系数计算表达式，进行了计及高次谐波的仿真计算，并对计算结果进行了分析比较，为主动补偿脉冲发电机的设计和仿真提供了依据。     

谐波励磁同步发电机的分析与计算

笔者根据自己亲自改装过的小型谐波发电机,简介了该机型的工作原理,绕组分布方法的改进,并对谐波绕组电势的产生作了理论分析与计算且与实验结果作了对比。     

定子槽口宽度对同步电机永磁体涡流损耗影响

采用二维时步有限元法,系统地分析变频供电条件下高功率表贴式永磁同步电机定子槽口宽度对电机漏抗、功率因素、绕组电流、气隙磁密等参数的影响,从而确定永磁同步电机（PWM）波供电下槽口宽度对永磁体涡流损耗的影响. 分析表明,定子槽口宽度由6.0 mm变为2.5 mm,电机漏抗增加,由高直流母线电压变频供电引起的电枢纹波电流得到较好抑制,高次谐波电流得到很好过滤,气隙磁密高次谐波幅值减小,永磁体涡流损耗减小可减小近40%. 同时,对两台不同槽口宽度样机进行永磁体温升试验,验证了分析方法和计算结果的正确性.      

多相谐波补偿自饱和电抗器静止补偿装置的研究

本文论述了三相谐波补偿自饱和电抗器静止补偿器的主要设计原理,并导出了为防止发生1/3次谐振的阻尼电阻值的计算方法.制造的一台模拟三相谐波补偿自饱和电抗器静止补偿器,进行了动态模拟试验,试验,试验结果与理论分析相符.这个研究表明,这种型式的静止补偿器有较强的稳压特性,制造、维护简单.由饱和电抗器产生的谐波电势,能由电抗器本身自行补偿.