基于齿靴型槽楔不等宽组合的PMSLM齿槽力抑制

针对永磁同步直线电机(PMSLM)初级铁心开槽引起的齿槽力和推力波动大的问题,以两单元电机组合的6槽8极PMSLM为研究对象,提出一种齿靴型槽楔(TBSW)结构。通过TBSW不等宽组合,使得各单元电机齿槽力反相位抵消,达到削弱PMSLM总体齿槽力的目的。利用有限元法,分析不等宽TBSW各结构参数变化对电机齿槽力和推力特性的影响,对不等宽TBSW结构参数进行优化;对比分析原电机、采用等宽TBSW和不等宽TBSW电机的各项电磁特性,结果表明,采用不等宽TBSW后,电机齿槽力降低96.88%,平均推力增加3.83%,推力波动减小83.57%,电机性能得到显著提高。最后根据组合式PMSLM单元电机奇偶数量的不同,提出相应的不等宽TBSW齿槽力抑制方案,并验证了所提方案的有效性。

异步机定子磁势磁密关系研究

提出了磁势导密法,并据此论证了基波磁势能够同时产生基波磁密和谐波磁密;谐波磁势可能同时产生谐波磁密和基波磁密。

基于田口法的星-三角FSPMM电磁性能优化研究

目的分数槽永磁电机(fractional slot permanent magnet machine,FSPMM)因其体积小、功率密度高、质量轻等优点在新能源发电和电动汽车等领域得到了越来越广泛的应用。为了进一步提高FSPMM的电磁性能,方法首先,基于两种不同电枢绕组结构的内置“V”字形的FSPMM,即10极12槽双层星(Y)形连接绕组和10极12槽四层星-三角(Y-Δ)连接绕组,建立两者的二维电机有限元分析模型;其次,综合分析FSPMM在不同绕组结构和不同转子参数下的空载性能、转矩性能、效率的变化规律,结果表明,采用四层Y-Δ接法的FSPMM电磁性能明显优于双层Y形接法的;最后,针对电机参数较多且耦合严重的特点,采用田口法,以转矩波动、齿槽转矩、效率、空载气隙磁密畸变率为优化目标,以永磁体厚度、转子轭部高、槽口宽度、气隙长度、相同磁极隔磁桥宽、相邻磁极隔磁桥宽为优化因子,进一步优化四层Y-Δ接法的FSPMM转子参数,通过分析优化目标的平均值和方差,得到最优的转子参数,并采用有限元法验证田口法在内置式FSPMM优化设计中的有效性。结果研究结果表明,优化后转矩波动降低了20.24%,电磁转矩增加了5.85%,气隙磁密畸变率减少了10.52%,齿槽转矩减少了15.52%,电机本体效率可达到95.54%。结论优化后电机的电磁性能均得到显著提升,验证了田口法在内置式FSPMM中优化设计的有效性。

不同绕组连接方式对五相电机故障后的电磁性能影响

针对五相电动机的星形连接方式和五边形连接方式进行仿真,得出转矩、转速、气隙磁密、磁密、电磁损耗等数据,以及在缺相故障后星形连接方式和五边形连接方式产生的数据进行比对,尽可能的分析两种不同连接状态下的电磁影响。对在不同工况下的不同连接方式所得的不同结果进行比对,得到这两种连接状态下的优缺点,并对两种连接方式在故障后的电磁影响进行分析,提出在缺相故障后的电磁区别。

电机电磁兼容性问题及解决方案

随着现代电子技术的日新月异,电机作为驱动各类机械运转的核心部件,其应用范围已遍布到从大型工业生产线到日常家用电器的每一个角落。电机在运行过程中,不仅通过电磁转换实现能量的传递,同时也伴随着电磁场的产生与辐射。这些电磁场若未经妥善处理,极易成为电磁干扰的源头,对邻近的电子设备、通信系统乃至整个电气系统的稳定运行构成威胁。因此,深入探讨电机电磁兼容性的科学内涵,明确其问题根源,评估其潜在影响,并探索有效的解决方案,对于提升电机产品的市场竞争力、保障工业系统的安全高效运行以及维护良好的电磁生态环境具有不可估量的价值。现将系统梳理电机电磁兼容性的基础理论,还将结合实际应用案例,提出针对性的改进策略,旨在为电机制造商、系统设计工程师以及相关领域的科研人员提供详细而实用的参考指南。

牵引电机定子结构静力学及动态特性研究

本文结合牵引电机中的典型定子结构,运用仿真软件对电机定子中关键螺栓进行静力学分析和模态分析,发现机座与铁芯之间过盈量、螺栓倾斜对螺栓受力的影响均很小;并进行了不同工况下定子铁芯的模态试验测试,验证了仿真模型的准确性,还得到铁芯垂直度对其动力学特性的影响较大。为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预测,以及结构动态特性的优化设计提供依据。

采用重复脉冲法诊断发电机转子绕组匝间短路故障

重复脉冲法(repetitive surge oscilloscope,RSO)是用于诊断发电机转子绕组匝间短路的试验技术。为此,介绍了重复脉冲法的基本原理,讨论了脉冲信号在电机转子绕组内的传播过程。依据传播特性,建立了反映该传播过程的分布参数电路模型并采用时域有限差分法求解得出绕组内部的暂态波形曲线,分析了该算法的稳定性。然后基于该模型讨论了注入信号的上升沿时间和转子绕组的故障特征对匝间短路故障诊断精度的影响。研究结果表明:重复脉冲法适于对转子绕组进行跟踪分析,其诊断结果的影响因素主要包括匝间短路故障位置和注入信号的上升沿时间,可通过缩短注入信号的上升沿时间来提高诊断精度。

转子静偏心对电驱总成NVH的影响

为研究转子静偏心对电驱总成NVH性能的影响,建立某电驱总成的弹性多体动力学模型,计算得到壳体表面振动速度,与测试结果吻合较好。将转子不同静偏心量产生的电磁激励载荷施加到动力学模型上,评估转子偏心对电驱总成动力学及NVH性能的影响。结果表明:转子偏心不仅改变电机自身的动力学性能,同时对整个电驱总成的动力学行为及NVH性能均产生影响;随着偏心量的增加,转子轴承与减速器输入轴左端轴承载荷恶化明显,齿轮传递误差与齿面载荷分布系数变大,意味着齿轮啮合状态恶化。

高频PWM脉冲波传输引起电机端子过电压的研究

基于传输线理论 ,在分析高频PWM脉冲波在电缆上的传输及反射过程基础上 ,分析电机端子过电压产生机理 ;建立高频下适于仿真电机端电压的系统仿真模型 ,讨论反射波振荡频率对电缆和电机参数的影响 ,通过仿真建立反射波峰值电压与电缆长度、载频等参数的关系 ,提出在电机端并联阻抗匹配网络的方法抑制过电压。

蜂窝密封减振机理的实验研究

为了研究峰窝密封减振机理 ,从流固耦合的角度 ,实验研究了透平机械中密封间隙气流脉动的动态特性。介绍了实验装置及数据采集分析系统 ,分析了密封气流激振的机理 ,为选取滤波器的截止频率和数据采集系统的采样频率提供了理论依据 ,讨论了气流动态压力测试中的管道传输特性 ,重点研究了蜂窝密封等 5组类型密封结构的实验结果。蜂窝密封、梳齿密封和光滑密封的对比实验表明 ,密封间隙气流压力脉动谱图为离散谱。光滑密封的谱图为单峰谱图且幅值最大 ,蜂窝密封为多峰谱图且幅值最低。蜂窝密封的内表面粗糙度很大 ,加剧了气体的扰动 ,导致了多峰谱图的产生 ,而多峰谱图意味着能量的耗散 ,达到了减少密封气流激振的目的。各种峰窝密封结构的对比试验表明 ,静子为峰窝密封而转子带有梳齿的密封结构 ,其减振效果最好。

大型发电机定子槽内振动火花放电机理

大型发电机定子槽内"振动火花放电"的破坏程度远大于局部放电,因此对该放电的产生原因和所需条件进行了研究。首先应用分布式电容模型及主磁通模型对振动火花放电的机理进行了理论分析,并对线棒槽内中部和端部防晕层表面的感应电压、接地电流进行了理论计算和实验验证,明确了振动火花放电发生的原因;然后搭建了模拟定子槽内振动火花放电的实验平台,通过实验研究了振动火花放电产生所需的感应电压、接地电流的条件,得到了近似为负指数关系的电压电流特性曲线;最后,综合上述理论分析及实验结果,对防晕层电阻率的优化选取进行了计算,得到了能较好抑制定子槽内放电的防晕层电阻率的取值范围,如600MW大型汽轮发电机的防晕层表面电阻率的选取范围建议为7.2～18.9kΩ。

绕线转子无刷双馈电机开环控制下的稳定性研究

无刷双馈电机(brushless doubly-fed machine,BDFM)作电动机运行时,其稳态转速只由功率绕组和控制绕组的频率和极对数决定,而不随负载的改变而改变,它具有良好的机械特性和优良的调速性能,并且控制用变频器提供的功率只占电机总功率的一小部分,故无刷双馈电动机应用前景广阔。然而,研究发现,在开环电压控制下,电动机运行会产生不稳定甚至失步的现象,其稳定性与电机参数、运行范围以及控制电压有关。该文首先给出绕线转子无刷双馈电机的转矩计算方法,进而通过分析电机的转矩特性提出其在各种运行模式下能够稳定运行的判据,最后通过仿真予以验证。

基于双端直流注入切换采样原理的发电机转子接地保护

为提高发电机转子接地保护的可靠性,降低保护装置成本,提出了一种基于双端直流注入切换采样原理的改进转子接地保护方案。该方案在计算转子接地电阻时取消了转子电压保持不变的假定条件。利用转子直流漏电流等电气量信息进行转子接地保护回路异常的判别,并针对转子回路过电压问题给出了几种工程解决方案。试验结果表明,基于双端直流注入切换采样原理的改进转子接地保护可靠性高、动态测量性能好。

双馈发电机简化动态模型及在风电系统中应用

从电机基本原理出发,在定子旋转磁场坐标下,建立了由转子励磁电压双轴分量及发电机输入的机械转矩为控制变量的双馈发电机简化3阶动态模型。该模型简洁、明确、能较准确地描述发电机动态特性,易于数字仿真的实现。同时,根据所建模型及Matlab软件,详细比较了双馈发电机精确模型和简化模型在发电机运行状态发生改变后的各个物理量的响应特性。比较结果充分说明了该简化模型有良好的精确度,能很好的代替精确模型应用在转速变化范围较大,发电机功率因数较高的双馈发电机的建模和相关研究中,例如风力发电中变速恒频风电机组建模及并网运行的研究。

1000MW水轮发电机定子线棒绝缘技术的研究

介绍了1 000 MW水轮发电机定子线棒绝缘技术及定子线棒的电气性能,通过对定子线棒绝缘结构和防晕结构的优化设计以及对材料的改进,定子线棒的绝缘性能和防电晕效果得到了较大的提高,尤其是提高了定子线棒的电性能,保证了1 000 MW水轮发电机定子绕组的运行寿命。

故障转子系统轴心轨迹的自动识别研究

轴心轨迹是转子系统故障诊断的重要依据,将整周期重采样、归一化的极半径序列引入轴心轨迹自动识别系统。首先对振动信号进行整周期重采样以降低转速和采样频率对小波去噪效果的影响,然后利用小波变换对其去噪并合成提纯的轴心轨迹,最后计算具有平移、伸缩和旋转不变性的极半径序列作为轴心轨迹特征,采用BP神经网络进行识别。实验结果表明该方法具有良好的识别效果。

盘式电机卷铁心转角补偿加工法

简介轴向尺寸短、能自行制动的盘式电机加工的难点，在对卷绕机构工作要求分析的基础上，介绍盘式电机定子、转子卷铁心转角补偿加工机理，推导出驱动卷绕机构的步进电机微机系统的数学模型。

单因子老化中定子线棒等温松弛电流的研究

为研究电机定子线棒老化后的绝缘特性,制备了按实际线棒尺寸比例缩小的线棒试样,并对其进行了单独的热、电老化实验,后测量了不同老化程度线棒试样的等温松弛电流,并基于等温松弛理论研究分析了线棒绝缘内的陷阱分布变化。结果表明:线棒绝缘在冷热循环老化过程中存在"后固化"的现象,绝缘内陷阱密度先增加后减小;而在电老化过程中,试样绝缘内浅能级陷阱密度增加。根据不同极化过程对等温松弛电流的贡献,建立了定子线棒等温松弛电流的三阶指数衰减模型。研究表明,电机线棒老化的主要表现是环氧树脂和云母之间界面中缺陷的增加,而三指数衰减模型对等温松弛电流数据的拟合结果也足够准确。

考虑定子铁心片间短路时的涡流及涡流损耗的有限元分析

对于定子铁心中发生片间短路时的涡流及涡流损耗计算的问题,提出了一种基于低频下的均质化方法,且该均质化方法利用有限元方法进行分析。直接模拟方法需要对每个叠片进行非常细致的剖分,因此会导致巨大的计算上的未知。为了避免对每个叠片进行模拟,本文使用等效电导率的连续体模型代替大量的叠片。应用上面提出的方法对一台发生片间短路的大型异步电机的定子通过使用T,Ψ-Ψ方程的三维有限元软件进行计算验证,并将引入各向异性电导率的连续体模型下获得的结果与实际叠片下获得的精确解进行对比分析,可知在各向异性电导率的连续体模型下获得的故障点分析可以有效地满足实际的精度要求。

Simulation Research of Fault Model of Detecting Rotor Dynamic Eccentricity in Brushless DC Motor Based on Motor Current Signature Analysis

基于Ansoft／Maxwell设置动态偏心故障，建立求解电机电感和磁链的有限元模型，通过仿真，证明了将感应电机动态偏心故障的特征频率经过简化后，同样适用于无刷直流电动机。基于Ansoft／Simplorer建立无刷直流电动机系统的仿真模型。在电机稳态运行下，对定子电流进行傅里叶分析，研究并建立基于定子电流监测动态偏心故障的仿真模型：动态偏心故障与特征频率的关系、动态偏心故障程度与特征频率幅值的关系。进而研究了无刷直流电动机稳态运行时转速波动对偏心故障监测的影响。仿真结果表明，转子偏心程度加大，特征频率的幅值增加。