基于改进绕组函数法的感应电机偏心电感参数计算

针对大型感应电机常见的气隙偏心故障,提出了以绕组函数为核心的多回路建模方法,并对绕组函数法进行了理论推导,最后计算了电机各回路间的电感。基于所给出的计算方法,对一台1 200k W样机建立气隙偏心模型,并通过引入绕组函数平移系数进行更精确的计算。通过对改进的绕组函数法与传统方法以及有限元仿真的偏心电感计算结果的对比,表明改进的绕组函数法应用于计算偏心电机电感参数的可行性,并展示了其在偏心状况下电感参数的变化特点。

基于非对称绕组函数法永磁同步电机偏心电感参数的研究

针对永磁电机偏心电感计算问题,通过引入绕组谐波磁动势畸变系数,对传统基于基波磁动势绕组函数进行改进与推导,提出一种非对称绕组函数法计算分析永磁电机偏心电感的方法。该方法将气隙半径函数、磁隙逆函数、绕组匝函数与谐波磁动势畸变系数计及到永磁电机偏心电感计算中,推导出基于非对称绕组函数法永磁电机偏心电感计算的数学模型,得到偏心电感与偏心率和转子位置之间的变化规律,实现了对偏心电感更为准确的分析计算。通过有限元仿真与该方法计算结果对比,验证了基于非对称绕组函数法分析计算永磁电机偏心电感的准确性,为永磁电机偏心运行时电感参数的分析计算方法提供基础与参考。

基于绕组函数法的直流电机电感参数计算及与有限元法的比较

基于直流电机电枢绕组支路个数多且相互并联的特点,先使用绕组函数法计算电枢绕组各支路自感、互感,然后根据实际连接关系推导出电枢绕组自感及与其他绕组间互感,以此计算ZD 115型脉流直流电机的电感参数,并考虑了漏抗参数的影响。建立了该电机的有限元模型,其结果表明,绕组函数法与有限元法吻合较好。

基于匝数气隙双分段的改进绕组函数解析分析方法

可变磁阻旋转变压器由于其耐高温、受机械振动影响小、结构简单等优点广泛应用于恶劣工作环境的转子位置检测。此前工作提出了一种内定子变磁阻旋转变压器径向集成在永磁同步电机中的混合双定子电机结构,并采用改进绕组函数法(Modified winding function approach,MWFA)对其磁场分布和电磁参数进行解析分析。然而,解析计算得到的气隙磁通密度在槽开口处与有限元分析结果相比仍存在偏差。为此,提出分段绕组函数法(Segmented winding function method,SWFM),通过考虑磁场和绕组的实际分布,对气隙和线圈匝数函数进行分段处理,进一步提高解析计算结果的精确性。利用该方法计算气隙磁通密度和励磁绕组自感,并将SWFM和MWFA结果与有限元分析进行对比,验证所提方法的有效性。

凸极转子无刷双馈发电机绕组电感参数计算方法

针对传统的电感参数计算方法无法直接用于凸极转子的无刷双馈电机这一问题,该文在传统的电机电感计算方法及基本绕组函数法理论的基础上,提出一种改进的绕组函数法,并以此来计算绕组结构复杂的磁阻型转子无刷双馈电机定子功率和控制2套绕组的各自自感及互感,基于此方法设计出试验样机,并在其发电机运行状态下验证了电机设计的合理性。该研究可为该类电机的设计计算及研制提供参考。

基于高功率因数的游标电机设计思路

为解决游标电机功率因数偏低的问题,提出了一种提高功率因数的电机设计优化思路。首先,使用绕组函数法计算出分数槽集中双层绕组的电感,推导出游标电机的功率因数表达式,分析影响功率因数的主要设计参数;其次,结合有限元法研究各设计参数改变时电机性能的变化规律,进而总结出设计思路;然后,以一台裂齿式游标电机为基准样机,按照所提思路重新设计一台高功率因数的电机,并采用遗传算法对电机主要设计参数进行多目标优化;最后,与基准样机进行性能对比,结果表明所设计电机的功率因数更高,验证了理论分析和所提设计思路的有效性。

考虑不对称饱和的电机径向电磁力解析建模

由于内置式永磁同步电机磁饱和特性的存在,使得解析分析电机运行过程中定子所受的径向电磁力缺乏系统有效的方法,不利于在前期设计开发阶段进行电机电磁振动和噪声的抑制。针对内置式永磁同步电机转子不对称磁饱和的问题提出了一种电磁力的解析计算模型。通过将绕组函数法与等效磁路法相结合,推导了考虑电磁饱和情况下的电机磁动势。利用卡特系数计算了电机的等效气隙磁导。通过磁势乘磁导法建立气隙磁场模型,并结合Maxwell应力方程最终建立了电机径向电磁力的解析模型。最终通过有限元法验证了该模型的准确性。该模型能够反应电磁力与电机各结构参数的关系,有利于在设计阶段快速改进电机结构来抑制电机电磁振动和噪声。

无刷双馈发电机绕组相对位置变化对电感的影响

本文在基本绕组函数法理论的基础上,提出一种改进的绕组函数法,并以此来计算绕组结构复杂的磁阻型转子无刷双馈电机定子功率和控制两套绕组的各自自感及互感,并结合有限元分析结果验证了该改进的计算方法的有效性。然后,基于此改进的计算方法研究了定子两套绕组相对位置的变化对各自的自感及互感的影响。分析结果表明,定子两套绕组相对位置的变化对它们之间的互感有一定的影响。

轴承故障工况下无刷直流电机的电感参数计算

航空航天领域的电机发生轴承故障时无法立即停机检修,需要短时间内容错运行,为了解决运行中轴承故障量化问题,通过绕组电感变化表达轴承故障程度。文章分析了滚动轴承故障机理,根据滚动轴承不同部件故障的特点,建立了基于绕组函数法的解析模型计算轴承外圈、内圈、滚动体故障时的绕组电感,建立了有限元模型计算轴承保持架故障时的绕组电感。结果表明:无刷直流电机轴承故障后的电感会高于正常值,出现波动,其幅值与频率取决于轴承故障程度。

异步电动机断条与静偏心复合故障的电流特征

为了研究笼型异步电动机断条和静态偏心复合故障特征,采用多回路数学模型和改进的绕组函数法对复合故障下的定子电流特征进行了机理分析和仿真研究。首先建立笼型异步电动机的多回路数学模型,通过改进的绕组函数法计算了笼型异步电动机复合故障下的电感参数,推导了复合故障在定子电流中产生的特定谐波频率计算公式,然后建立了笼型异步电动机正常状态和复合故障时的有限元仿真模型,通过仿真对理论结果进行了验证。结果表明,复合故障发生时定子电流中除存在单一断条和静态偏心故障的特征频率外,还会产生一系列附加谐波分量,理论分析与仿真结果相符。

凸极转子无刷双馈电机的电感参数计算及转子设计

针对凸极无刷双馈电机两套定子绕组难于进行参数计算的问题,在传统的绕组函数法的基础上,应用分段函数来描述绕组函数以及反气隙函数,以此来计算有着两套绕组的无刷双馈电机定子功率和控制两套绕组的各自自感及互感,然后以此方法应用于转子形状的优化设计中,针对一系列极宽度不同的转子计算其自感和互感,并利用计算结果得到了最优的转子极宽度。通过与有限元数值计算方法所得到的计算结果进行对比,证明了提出方法的准确性,在计算转子极宽度最优值的应用中,体现了此方法的工程价值。

磁阻型无刷双馈电机特殊转子优化设计

在介绍磁阻型转子无刷双馈电机的原理基础上,提出了一种新的具有隔磁桥的径向迭片磁阻转子,并提出了针对该转子进行优化设计的整套流程方法。首先应用改进绕组函数法对电机转子的外形进行设计,然后以电机的转矩最大以及脉动最小为优化目标,利用田口法分别对该磁阻型转子的5个形状参数的4组不同取值进行了分析,根据分析结果选取了最优的一组参数,从而实现了转子结构的优化设计。

半波结构轴向磁阻式旋转变压器电磁模型与参数计算

传统磁阻式旋转变压器输出位置信号精度低、转子加工工艺复杂。定转子极槽配合受到强度限制,整数槽绕组形式难以实现。鉴于此,首先提出一种半波结构轴向磁阻式旋转变压器,基于绕组函数法和有限元法对其进行设计,定量分析结构参数对输出电势精度的影响,有效降低加工工艺难度并提高位置信号输出精度。其次,为了满足转子极数要求,考虑定子机械强度限制,设计一种分数槽正弦型分布绕组结构,提高输出信号容错能力,有效降低绕组层的位置敏感性。最后,基于有限元仿真平台和自制测试系统对正弦型旋转变压器进行仿真和实验研究,结果表明半波转子结构能够显著提升旋转变压器稳态性能,对提高位置检测精度具有指导意义。

三次谐波注入式五相无轴承永磁同步电机转矩和悬浮力性能优化

气隙磁动势谐波次数较多,且旋转方向不同,其相互作用关系对悬浮力的影响是多相无轴承电机研究的一大难点。为解决这一问题,该文提出一种谐波注入式五相无轴承永磁同步电机,将传统电机马鞍形永磁体的优点引入到无轴承电机中。以10槽8极结构为例,基于绕组函数法建立电枢绕组的定子磁动势数学模型;为获取最大平均转矩,计算马鞍形永磁体中3次谐波的最优比率;在分析定、转子气隙磁动势谐波分布的基础上阐述悬浮力的产生原理,并利用磁链等效虚拟绕组电流法分析谐波之间的相互作用对主悬浮力的影响;采用有限元法对不同永磁体形状的电机性能进行对比;设计马鞍形和正弦形永磁体结构的样机,通过对比试验验证理论分析的正确性。