考虑材料非线性覆铜实心转子感应电机转子阻抗参数的二维解析计算

覆铜实心转子感应电机的转子阻抗参数计算是实心转子感应电机的难点。实心转子铁心材料非线性造成转子磁导率非恒定值,同时非线性导致了电磁场畸变,增加了转子阻抗的计算难度。对此,该文在双层转子模型子域解析的基础上,提出了一种考虑转子材料非线性,利用等效磁化曲线进行阻抗计算的方法,能够对非线性转子铁心在不同转差率下的磁导率进行计算,减小了由转子材料非线性造成的阻抗计算误差。通过二维时谐场有限元仿真验证了该方法的计算精度,并在该方法基础上提出一种考虑温度变化的转子阻抗简化计算方法,能够在转子温度变化情况下快速估算电机性能。

超高速实心转子异步电动机结构分析

超高速电机在电气化改造、高速直连电驱等应用场景中具有技术优势,但超高转速下旋转部件会受到较大离心力的作用,转子结构设计存在挑战。本文首先对现有超高速产品的结构进行了梳理,分析各自的特点。继而以某20 MW、10000 r/min规格电机转子结构为例,展示了局部应力集中和端部变形的控制方法。结果验证了通过转子槽型优化以及一种阶梯型的护环结构,可有效降低高转速下转子内部及端部的应力。

铝覆双层实心转子力矩电动机的特性

介绍铝覆双层实心转子力矩电动机的构造、性能、转子参数计算及电磁转矩的测试。厚度合适的铝层使这种转子比其他各种实心转子的工艺简便且经济性好;负载试验表明它的性能优于普通铁磁实心转子电机;根据分层阻抗概念导出的铝覆双层实心转子的参数计算式,提出了适于测取交流力矩电动机电磁转矩的降频静测法。

基于极弧系数选择的实心转子永磁同步电动机齿槽转矩削弱方法研究

齿槽转矩的削弱是永磁电机的难点和研究重点之一。为削弱实心转子同步电动机的齿槽转矩,文中提出了一种基于能量法和傅立叶分解的的解析分析方法,给出了能明确表达齿槽转矩与设计参数关系的齿槽转矩解析表达式,据此研究了极弧系数对齿槽转矩的影响。在此基础上,提出了极弧系数的最佳确定方法。根据该文给出的方法,可以方便地得到不同极数和槽数配合时的最佳极弧系数,进而削弱齿槽转矩。最后利用有限元法对其进行了验证,证明文中提出的方法是正确有效的。

高压永磁同步电动机实心转子三维温度场分析

为了更准确地研究高压大功率永磁同步电动机的温升情况,对315 kW,6 kV永磁自起动同步电动机进行分析。以二维电磁场分析得到的损耗为热源,建立了永磁同步电动机实心转子三维温度场的物理模型和数学模型。由于转子端部的构件比较复杂,故采用反推迭代法确定端部表面散热系数。其后通过给定求解域内的基本假设和边界条件,利用三维有限元法对电机进行了温度场计算,将最终计算结果与实测值进行比较,验证其满足工程精度的要求,为以后表面散热系数的确定提供了新的理论依据。

实心转子永磁同步电动机起动性能

为了准确分析实心转子永磁同步电动机从起动到牵入同步这一非常复杂的机电瞬变过程特性,以一台30 kW、6极切向式实心转子永磁同步电动机为例,采用场路结合有限元法,建立了电机二维有限元模型,给出了求解域和假定条件下的有限元方程,实现电机场、路及运动的耦合处理。在此基础上对样机起动过程进行了暂态仿真,通过对比实验数据,说明了该方法的准确性和这类电机起动性能的优越性。此外,分析了转子导条和永磁体尺寸变化对起动性能的影响,即起动时间随导条宽度增加而减小,随永磁体磁化方向长度l增加而变长;永磁体高度h过大或过小都会延长起动时间,不利于样机起动。

基于二维解析法的光滑表面实心转子感应电机附加损耗的研究

在普通异步电机中,由于附加损耗数值较小,通常按总功率的5%粗略估算。在实心转子感应电机中,附加损耗中的表面涡流损耗数值远大于普通笼型感应电机,不但成为实心转子感应电机附加损耗的主要部分,而且是造成这种电机效率低、电机过热的重要原因,限制了该类电机的应用和发展。文中运用二维解析法及坡印亭定理对实心转子的表面涡流损耗进行了计算,与试验结果比较显示,理论计算在小转差范围(0～0.2)内取得了与实际较为一致的结果,并分析了大转差下产生偏差的原因。在小转差(s=0.107)运行状态,对定子槽口宽度变化和气隙长度变化对转子表面涡流损耗影响进行仿真计算。结果表明,改变槽口宽度对该种电机转子的表面涡流损耗影响不明显,随着气隙长度的增加,附加损耗曲线分为快速下降,缓慢下降两段。在曲线缓慢下降段综合考虑选取气隙长度是合适的。

实心转子电磁轴承涡流损耗分析

电磁轴承支承的实心转子在高速旋转时 ,除由于空气摩擦产生损耗外 ,转子内还将产生相当大的铁损耗 ,而且主要是涡流损耗。该文首先通过等效的面电流分布和轴承简化模型 ,给出了轴承、气隙和转子内电磁场的解析解 ,并在此基础上计算了作用在转子上的电磁力和转子内的涡流损耗。然后用有限元法 (FEM)分析了转子内涡流场的分布及其对磁极和气隙中主磁场的影响。分析表明转子中在磁极后缘附近将产生较大的涡流 ,随着转速的增加 ,涡流场将向磁极的后缘和表面集中。解析解与有限元对实际轴承结构的计算结果相比误差很小 ,表明对定子控制电流的面电流分布的等效假设是合理的。另一方面 ,考虑磁化曲线饱和时的有限元分析表明 ,在高速情况下线性模型的误差较大 。

实心转子永磁同步电机的时步有限元分析

设计了一种实心转子永磁同步电机,并提出了适用于该类电机的场路耦合运动时步有限元分析方法,解决了实心转子电机中转子电阻难以准确计算的问题。该方法考虑了转子电阻随转差的变化,给出了外电路与电磁场耦合的时步有限元分析方法,采用运动气隙边界法解决转子运动问题,与机械运动方程相结合,对电机的瞬态过程进行仿真。应用上述方法对自行设计的22kW实心转子永磁同步电机的性能进行分析,空载反电动势和起动转矩的计算结果与样机的实验结果吻合较好,表明本文提出的方法准确有效,并可用于其他类型的实心转子电机的性能分析。

转子材料和气隙对实心转子直线弧形感应电机性能影响

做直线运动、旋转运动或螺旋运动的两自由度直驱电机在机械工具、机器人等领域有广阔的应用前景。研究了一种两自由度直驱感应电机的旋转运动部分的转子导电材料和气隙对电机性能的影响,采用传统电磁设计理论和有限元相结合的方法确定实心转子弧形感应电机的参数,并且提出了设计过程中的两个关键因素,分析了转子材料和气隙厚度对实心转子弧形感应电机性能的影响。通过应用不同转子导电层材料和气隙厚度进行计算机仿真,得到在空载及负载条件下运行的转速曲线和转子损耗曲线。结果表明:在使用钢铜复合次级材料时转速波动较小,转子损耗较小;在一定范围内,气隙厚度越大,电机的转速波动越小,转子损耗越小。

基于场路结合的实心转子异步电机转子参数计算

异步电机等值电路中的转子电阻R′_2与电抗X′_2是影响电机性能的两个重要参数.提出了基于场路结合的有限元法计算R′_2和X′_2,解决了解析算法不能准确考虑运行工况及磁路饱和对参数的影响问题.该方法对实心转子异步发电机和异步电动机同样适用.

实心转子同步电动机起动过程的研究

实心转子同步电动机起动过程中的电磁现象十分复杂,采用常规方法难以准确分析其性能。利用Ansoft软件对该电动机起动过程进行了研究。通过建立电机二维有限元模型,实现了电机场、路及运动的耦合处理;通过编辑定、转子绕组外电路完成了对电机的自动投励,以及对电机空载情况下的起动性能作了分析。仿真结果表明,实心转子同步电动机具有良好的起动特性,起动转矩受转子材料参数的影响突出。

实心转子永磁同步电动机的动态转子参数及起动特性的计算

采用场路结合的方法，建立和求解了二维涡流场方程——定子电压方程的耦合有限元方程。并借助于电路分析，计算实心转子永磁同步电动机起动过程中的动态转子参数，同时用端部系数计入端部效应的影响，从而获得转子参数随滑差ｓ的变化曲线。在此基础上建立永磁同步电动机起动过程的计算机仿真数学模型，用龙格—库塔法解之，便可得到各种动态特性。此法可用于研究电机的起动特性、分析电机参数和永久磁钢特性对电机起动性能的影响，进而可改进电机的设计。

实心转子静电陀螺仪转子材料及结构的理论研究

静电陀螺仪是目前世界上最高精度的惯性器件.实心转子是静电陀螺仪的核心元件,转子球体的面轮廓度是产生静电干扰力矩的根本原因,直接影响静电陀螺仪的精度,是产生静电陀螺仪漂移的主要原因.通过对实心转子静电陀螺仪的转子变形进行分析,确定了铍材是作为静电陀螺仪转子的最佳材料.同时,设计了实心转子的2种结构方案,并利用有限元软件对两种结构方案的转子离心变形、温度变形、压力变形和综合变形做了分析,对实心转子静电陀螺仪转子的研制具有重要的理论指导意义.

兆瓦级实心转子高速感应电动机通风系统分析

针对大容量实心转子高速感应电动机损耗密度大、散热困难的问题,以一台10 MW、10 000 r/min的空冷实心转子感应电动机为例,建立了其整体通风域模型,采用计算流体力学(CFD)方法对“两进一出”的通风结构进行了流体场仿真,并分析了通风系统内气体的分布规律;其次,以通风计算结果作为边界条件,基于流固耦合法对该电机定转子三维流体场和温度场进行了建模与求解,得到了温度分布;在此基础上,提出了一种新的“三进两出”通风结构,降低了该电机的最高温度,并通过有限元分析例证了CFD建模与计算结果的正确性;最后,分析了导风管管径、冷却气体类型、轴流风扇进风量对该电机温升的影响。结果表明,该电机采用三进两出的通风冷却结构散热效果更好,可使最高温度降低3.8℃、定子铁心和定子绕组的最高温度分别下降11.7℃和7.1℃。

10 MW高速实心转子感应电动机损耗计算与温升分析

不同于普通电机,大型高速实心转子感应电动机需解决由于结构紧凑、电压谐波多而带来的散热面积小、损耗密度大、温升过高等关键问题。以一台10 MW、10 000 r/min的鼠笼实心转子感应电动机为例,建立了适用于高速、高频损耗计算的电磁场有限元模型,对变频器供电情况下高速电动机的定子高频铜耗、铁耗和实心转子涡流损耗、表面风摩损耗进行了深入分析与计算;在此基础上,对电动机三维全域稳态温度场进行了有限元建模与计算,得到了电动机额定工况下各部件温升的大小与分布规律;最后,对冷却系统结构和参数以及变频器控制参数等影响电动机温升的因素进行了分析,并提出了降低温升的改进建议,为兆瓦级高速实心转子感应电动机的研制提供了参考。

实心转子异步电动机的设计研究

针对不能准确计算实心转子参数随转差率变化的情况,提出了应用透入深度法和有限元理论两种方法并综合考虑饱和效应、端部效应和曲率效应对实心转子参数进行计算,进而计算出实心转子异步电动机的性能参数。通过比较分析计算结果,总结出了有限元理论和透入深度法的应用条件。研究结果表明,将两种方法结合使用,共同指导实心转子异步电动机的设计。经实验验证,精度满足工程要求,对实心转子异步电动机的设计具有重要的指导意义和参考价值。

实心转子永磁同步电动机气隙长度与性能研究

采用有限元法计算了实心转子永磁同步电动机在不同的气隙长度条件下的气隙磁密、空载反电动势、功率因数、效率和起动转矩,在计算过程中考虑了定转子相对运动及定子斜槽等因素;22kW实心转子永磁同步电动机的计算和实验结果表明,电机气隙长度对气隙磁密、空载反电势、功率因数、效率和起动转矩均有较大的影响。

复合实心转子磁阻电机稳态性能计算

本文对复合实心转子磁阻电机的结构和磁路进行了分析,提出了计算关键参数X_a、X_q的等效磁路网络法,导出了在凸极上和反应槽内有任意个窄槽时凸极磁阻电机电抗系数的计算公式。对多种样机的试验验证了理论分析的正确性,并表明复合实心转子磁阻电机具有良好的综合性能。

双层实心转子感应电机的分层阻抗理论

从多层理论出发,取各向异性介质的子层为一般情况,电磁场分析结果用表面阻抗表达,由此导出级连形式的等值电路,提出分层阻抗术语并阐明其基本概念。分层阻抗理论有利于将电磁场分析与电机等值电路研究紧密联系。转子中的分层阻抗可以直接折算至定子侧。气隙分层阻抗折算值就是电机励磁电抗,其值不受转子介质参数的影响。由此可理解实心转子向双层结构发展的现实意义。指出了几种双层复合实心转子感应电机等值电路的特点。