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.     

新型双盘磁齿整流发电机结构及运行特性

为了实现波浪能的采集与高效转换,加快波浪能开发利用,提出一种新型双盘磁齿整流发电机(double disk magnetic tooth rectifier generator,DDMTRG)。首先,介绍发电机的结构特点和整流原理,结合盘式转子和磁齿轮工作特点分析其结构参数;其次,采用气隙比磁导法及有限元仿真分析该发电机的空载电磁特性和负载输出特性;第三,基于矩角特性分析磁齿轮的带载能力,由外定子各典型位置磁密特征解析该发电机铜耗和铁耗;最后,讨论外定子、盘式转子和磁齿轮结构参数对该发电机运行特性的影响规律。研究结果表明：该电机可将浮子的上下浮动转换为发电机单一方向的旋转运动,实现了波浪运动的整流,效率在94%左右,能量利用率较高;空载气隙磁密和电动势波形正弦性较优,计算结果基本吻合;磁齿轮结构参数对该发电机运行特性影响较大,当盘式转子外圆周永磁体极弧系数为0.6,厚度为4.5 mm,气隙长度为0.5 mm,轴向长度为100 mm,磁齿轮半径为35 mm,长度为40 mm,磁齿轮外圆周永磁体厚度为4 mm,极弧系数为0.8时,双盘磁齿整流发电机的性能较优,发电效率较高,磁齿轮带载能力较...     

十二相高速异步发电机转子损耗

为了分析采用鼠笼实心转子特殊结构的十二相带整流负载高速异步发电机转子发热情况,需要准确求得电机转子中产生的损耗。采用有限元软件AN SY S对电机进行了二维谐波场及瞬态场的计算,将转子损耗分为定子基波电流产生的基波磁场引起的损耗、定子基波电流产生的齿谐波磁场引起的损耗和齿谐波磁导变化引起的损耗等3部分。仿真计算结果表明:基波磁场损耗较小,47、49次齿谐波磁场损耗较大,而齿谐波磁导变化引起的损耗最大。因此,在高速实心转子异步电机中,齿谐波磁场和齿谐波磁导变化在转子引起的损耗占转子损耗的主要部分。     

车用永磁交流发电机转子设计中的力学分析与计算

介绍一种小型车用永磁发电机转子的研制。通过加大传递扭矩、减小爪极齿弯曲变形、提高回转平衡精度而进行的力学分析与验算,为进一步开发该类产品提供了理论依据。     

双馈风力机转子动能在系统频率跌落时的响应能力分析

针对转子动能参与调频的研究主要集中于控制策略上,并未详细、定量研究不同工况下转子释放动能的问题,以1.5MW某双馈风力发电机为原型、采用Matlab/Simulink软件建立了简化的风力机动态模型,并以1.5 MW风力发电机的实时运行数据验证了该模型的正确性;同时,提出了转子释能持续时间的概念,并在所建的风力机动态模型下得到中低风速(6~8m/s)下机组转子释放动能的能力随着风速的变化,继而设计了转子惯性响应控制器,研究了不同风速下风力机在系统频率跌落时的响应能力,得到转速及功率输出的响应曲线。研究结果表明:所提模型具有普遍的适用性;在相应研究条件下,风力机转子释能时间可达15s,风力机输出可增加约15%的有功功率;风速在6~8m/s下,风电机组转子释放动能的能力随着风速的增加而降低。该结果可为双馈感应风力发电机参与电网调频的研究提供参考。     

SVPWM调制策略下永磁同步发电机损耗分析

永磁同步发电系统中,发电机与PWM变流器直接相连,使永磁同步发电机谐波损耗增大,甚至会导致永磁材料不可逆去磁.针对该问题,本文利用AnSoft联合仿真研究了基于矢量控制的SVPWM调制策略下,设置不同调制比与载波频率对永磁同步发电机铜耗、铁耗及转子损耗的影响,并深入分析了损耗随调制比与载波频率变化的规律.仿真结果表明:SVPWM调制策略下的PMSG-PWM系统中,载波频率一定时,随着调制比的增大,永磁同步发电机铜耗、铁耗及转子损耗逐渐减小,且调制比每增加0.1对发电机铜耗的影响最大;调制比一定时,永磁同步发电机的铜耗、铁耗及转子损耗也逐渐减小,但载波频率每增加1kHz,对发电机铁耗及转子损耗的影响最大.研究结果为SVPWM调制策略下设定合理的调制比与载波频率以保障永磁同步发电机的安全运行提供了参考.     

四足机器人电驱关节用轴向磁通永磁电机设计

针对现有四足机器人电驱关节用径向磁通永磁电机存在轴向尺寸长、转矩密度低的缺陷,基于电驱关节对电机的性能指标要求,提出了一种采用双定子单转子结构的轴向磁通永磁同步电机电磁设计方案。采用Maxwell软件建立了电机的三维有限元模型,进行了电磁仿真分析。仿真结果表明：轴向磁通永磁电机额定功率为260 W,额定输出转矩为2.53 N·m,电机效率为85.36%;峰值功率为630 W,峰值转矩为7.52 N·m,仿真结果满足电机性能指标要求。对轴向磁通永磁电机与径向磁通永磁电机在相同工况下的转矩进行分析,轴向磁通永磁电机输出转矩高于径向磁通永磁电机。该轴向磁通永磁电机电磁方案为四足机器人电驱关节用电机的高转矩密度、高功率密度设计提供了新的思路。     

一种低速定子无铁芯AFPMSG的性能参数分析

针对永磁发电机电能质量低及永磁材料成本高的问题,研究了一种双外转子内定子无铁芯轴向磁通永磁发电机气隙磁密、电压调整率和电磁转矩波动的性能参数.阐述了发电机电磁结构及优点,借助三维有限元分析方法,优选一种"切饼"型磁极结构及关键参数.在综合考虑提高永磁材料利用率基础上,对比分析极弧系数、永磁体厚度和气隙长度等参数对所研究发电机性能的影响.磁极结构及参数优化表明,文中所研究的"切饼"型磁极结构功率密度最大,永磁体用量比梯形结构减小了11.5%,电压波形畸变率减少26.2%,提高了发电机性价比.样机的输出性能测试验证了该参数设计的正确性和有效性.     

“带真空泵的钕铁硼永磁发电装置与可控整流稳压技术研究”成果达到国际先进水平

2005年4月9日,由我校交通与车辆工程学院张学义教授等完成的“带真空泵的钕铁硼永磁发电装置与可控整流稳压技术研究”项目,通过山东省教育厅主持的技术鉴定。该项目将机械、电磁、电子技术相结合,应用于汽车电气领域,实现了真空泵与永磁发电机的集成,结构紧凑,安装方便,既能给车辆的用电设施提供直流电源,又能为刹车制动系统提供真空助力能量。研制出的四相半波可控整流稳压式电子稳压器,集整流、稳压于一体,减少了电能消耗,提高了发电效率,解决了永磁发电装置在变转速、变负载工况下,输出电压不稳定的技术难题,以及给蓄电池充电的问题。来…     

电驱动车辆发电机-电池组动态建模和仿真

为分析电驱动车辆发动机和动力电池组混合驱动的动态特性,采用等效阻抗法建立永磁同步发电机、整流桥和动力电池组在发电机转子d-q坐标系中的统一动态电路模型,并运用状态方程和直流水阻负载对模型进行了仿真和实验验证.模拟车辆转向工况,仿真得出电池组对减小发动机转速和转矩超调量,平滑直流母线电压剧烈变化效果显著,并能发挥助力和吸收再生制动能量的能力.     

电驱动车辆发电机-电池组动态建模和仿真

为分析电驱动车辆发动机和动力电池组混合驱动的动态特性,采用等效阻抗法建立永磁同步发电机、整流桥和动力电池组在发电机转子d-q坐标系中的统一动态电路模型,并运用状态方程和直流水阻负载对模型进行了仿真和实验验证.模拟车辆转向工况,仿真得出电池组对减小发动机转速和转矩超调量,平滑直流母线电压剧烈变化效果显著,并能发挥助力和吸收再生制动能量的能力.     

永磁直线波力发电机的磁场分析与参数计算

为了直接把海洋的波浪能转换为电能,提出了一种永磁直线波力发电机。设计了电机的结构。以一个定子模块数为3,振子永磁体磁极数为5的直线发电机为例,采用电磁场有限元方法分析了电机磁场和空载感应电动势,求解发电机定子绕组的电感参数,计算了发电机的功角特性曲面。对感应电动势的实验结果与计算结果进行比较,相对误差为6.8%。该型永磁直线波力发电机在振子速度为0.9m/s时最大输出功率可达80W,能够有效利用海洋波浪能发电。     

用于流致振动发电的直线电机设计及优化

利用流致振动原理开发新能源的思路在风力发电、波浪能发电等领域得到广泛的关注。考虑到结构发生流致振动时自身作直线运动的特点,设计一个圆筒形直线发电机来完成流致振动能量转换过程,借助电磁场仿真软件Maxwell对所设计的圆筒形永磁直线发电机进行优化。首先分析永磁体结构和定子齿部对发电机空载感应电动势的影响,得到永磁体和齿部的最优结构。其次,提出一种L形辅助齿结构来减小定位力,结合Taguchi方法,得到定位力最小的辅助齿尺寸。计算结果表明,与优化前相比,空载感应电动势幅值提升了63%,畸变率降至5%,定位力下降了58%,更适合运用在流致振动发电领域。     

直驱轮式轴向磁场永磁风力发电机的研究

从降低成本、提高可靠性以及便于维护出发,提出了一种新型直驱轮式轴向磁场风力发电机组,将风力发电机、叶片支撑结构和叶片形成一个整体的紧凑型风力发电机组.分析了用软磁复合材料(SMC)材料作为轴向磁场风力发电机定子材质的可行性.对轮式轴向磁场永磁发电机关键部件进行了设计,对主轴和转子盘进行了结构分析.通过得到的受力图与计算结果,验证了各部件机械结构设计的合理性,为新型风力发电机的研发提供了研究基础.     

基于CAE的Y形高压往复密封材料性能对比

聚氨酯和丁腈橡胶是高压往复密封件的常用材料,但材质的选择一直缺乏成熟的理论和试验依据.本文以Y形密封为对象,基于CAE技术对高压背景下两种材质的密封特性进行了仿真分析,探讨不同密封系统的介质压力、密封接触面摩擦系数以及往复密封滑动速度等参数变化对密封结构最大接触压力和最大剪切应力的影响规律,研究两种材质在高压往复运动下的破坏规律,准确呈现不同工况下两种材质性能的优劣,为特定工况密封件的选择提供数据参考.     

一种锂基高速轴承润滑脂的弹流拖动及流变特性研究

通过模拟滚动轴承的实际工况,得到一种锂基高速轴承润滑脂在不同工况下的弹流拖动系数,给出该脂拖动系数的数学模型,并对其流变特性进行分析,建立流变模型。结果表明:当载荷相同,速度由20 m/s增加到40 m/s时,拖动系数逐渐变小。当速度相同,载荷由20 N上升到135 N时,拖动系数增加至某一最大值之后减小。拖动力受润滑膜厚、滑滚比、平均极限剪切应力、接触圆半径和平均剪切模量的影响。润滑脂的平均极限剪切应力和速度呈显著的负相关关系,且和载荷呈正相关关系;润滑脂的平均剪切弹性模量与速度呈负相关关系。载荷超过转折载荷之前,润滑脂的平均剪切弹性模量与载荷呈正相关关系;载荷超过转折载荷之后,润滑脂的平均剪切弹性模量与载荷呈负相关关系。     

高效转子式选粉机的最佳工况研究

研究不同操作参数对高效转子选粉机性能的影响规律,利用正交实验设计,得到高效转子选粉机的最佳工况.实验结果表明:折叠形式滴流装置可提高选粉效率;转子的转速对选粉机的性能影响最明显,通过调整转子的转速可控制产品的细度.确定选粉机最佳工况:转速为500 r/min,风量为1 750 m3/h,加料速度为10 kg/min时牛顿效率为83.88%.     

考虑进口预旋的阶梯型迷宫密封转子动力特性

针对阶梯型迷宫密封转子动力特性受进口预旋影响的问题，提出了考虑进口预旋的阶梯型迷宫密封动力特性计算方法。基于Murphy小位移涡动原理建立气流激振力-转子位移-转子速度的控制方程；采用计算流体力学(CFD)数值模拟方法对不同预旋比的全环密封流道进行计算，通过频域内求解控制方程得到了刚度和阻尼等动力特性参数，研究了不同预旋比的情况下阶梯型迷宫密封的动力特性；绘制了流道内的压力分布和流速矢量图，研究了阶梯型迷宫密封的流场特性。数值仿真结果表明：随着预旋比的增加，直接刚度在低频部分增大，在高频部分减小，交叉刚度几乎不变，交叉阻尼随预旋增加而减小；气流预旋明显降低了直接阻尼，相较于预旋比λ=0的情况，λ=0.255及λ=0.516的工况下直接阻尼的预估值平均减小了16.9%和21.4%;随着节流次数增加，气流经过密封齿的压降逐渐增加，分别为0.25、0.374和0.499 MPa,密封齿顶的流速也逐渐增加，分别为79.5、88.36和106.0 m/s;由于密封齿阶梯式的排列增加了主流道的复杂性，阶梯密封流道分为节流区、射流区和涡流区，涡流区2个转向相反的旋涡增加了流道内气流动能的耗散。     

新型三段Halbach永磁阵列无铁芯AFPMG设计与分析

为解决传统Halbach永磁阵列无铁芯轴向磁通永磁发电机(AFPMG)由于磁极永磁体用量增加而导致功率密度降低的问题,提出了一种变辅助磁极参数(极角和充磁夹角)的新型三段Halbach永磁阵列无铁芯AFPMG.采用三维有限元法,对新型三段Halbach永磁阵列辅助磁极极角和充磁夹角进行了多目标优化设计,从而确定了最佳辅助磁极参数.最后对比了无铁芯AFPMG中采用不同磁极结构对发电机电压波形质量和功率密度的影响.结果表明：新型永磁发电机可以使发电机电压正弦波畸变率由2.40%下降为0.44%;相较传统两段Halbach和传统三段Halbach永磁阵列的无铁芯AFPMG,新型永磁发电机功率密度得到显著提高;新型永磁发电机的永磁体用量减少了16.68%,进而减轻了转子盘质量,使发电机更加适于低风速下稳定发电.     

不同工况下采煤机截齿截割阻力实验研究

针对采煤机在不同工况下的截齿截割阻力的变化特性及斜切进刀工况下事故频发的状况,该文设计了由贴应变片插入式测量截齿和无线信号采集模块等组成的截齿截割阻力在线实验方案。将该方案用于MG400/930-WD型采煤机,在某大型采掘装备研究中心进行截割实验,得到了不同工况下采煤机截割阻力的变化曲线。分析实验结果可知,各截齿截割阻力在斜切进刀和正常工况下均为"间歇周期"变化,在单个周期内截割阻力先增大后减小,且增大和减少过程中呈波动变化;截割阻力在斜切进刀工况下先增大后减小,正常工况下较为稳定;在斜切进刀工况下,各截齿最大截割阻力数值及其出现的位置均不同,越晚参与截割的截齿出现最大截割阻力的位置越靠后,数值也越小,最大相差0.4 k N;斜切进刀工况下各截齿开始参与截割时,采煤机位置差异较大,最早与最晚位置相差约11.0 m;斜切进刀工况下的最大截割阻力达到6k N,约为正常工况下的6倍。该文实验方案可为采煤机斜切进刀工况下事故频发原因分析和截割部设计提供实验依据。