偏斜转子槽形感应电机正反转性能差异的研究

转子槽形沿径向偏斜后的电机电磁性能受电机转向影响。为减小偏斜转子槽形电机正反转时的性能差异,提出一种槽身偏斜槽形,保证槽形的槽口区域轴对称。基于转子槽漏磁模型,对比径向偏斜与槽身偏斜槽形,探讨槽形偏斜后的等效磁路变化,以及转子槽漏抗与主电抗参数随偏斜距离的变化规律。利用冻结磁导率法隔断主磁通的气隙路径,假设由槽内导体电流产生的转子漏磁场仅包括槽漏磁场,计算电机正反转下不同槽形偏斜距离时的槽漏抗值,并根据等效电路模型计算相应的主电抗值。最后,仿真计算两类偏斜转子槽电机的输出转矩与功率因数,结果表明转子槽身偏斜电机正反转时的性能接近,而且受槽形偏斜距离的影响较小。偏斜转子槽形的不对称槽口区域是引起电机正反转性能差异的主要原因。

直升机涵道尾桨永磁同步电机设计与仿真

针对直升机涵道尾桨机械传动系统传动链长、噪声大、结构复杂、传动轴刚度差和安装维护周期长等缺陷,设计一种适用于直升机涵道尾桨的永磁同步电机。通过探究悬停工况下电机主要尺寸与尾桨桨叶长度、宽度以及安装角度的关系,明确一定范围内电机主要尺寸最小时的功率、转矩和转速;采用分数槽集中绕组进一步提升了功率密度,基于14极18槽完成了电机设计。建立电磁场和温度场有限元仿真模型,验证电磁设计的合理性以及永磁体分段降温的有效性。与未分段相比,当永磁体沿周向分4段时,永磁体平均温度降低了55.43%。结果表明:该电机功率密度较高,输出特性良好并且温升较低,能够长时间可靠运行。

基于多空气槽新V型转子超高效NVRPM优化设计

依据指标优化设计一款额定功率22 kW、额定转速3000 r/min的压缩机用内置新V型转子永磁同步电机(NVRPM)。由于V型结构永磁电机较多的永磁体块数造成转子极间漏磁增大,以及气隙磁场含有较大的谐波分量易导致损耗增加、效率降低,在初始V型转子上进行3处结构的优化设计:转子面上添加多空气槽;余弦型非均匀气隙;转子分段斜极式。通过有限元仿真NVRPM的电磁特性,并且计算最佳斜极角、分析非均匀气隙中余弦函数的幅值,证明优化后新电机能够减少损耗22.6%、削弱齿槽转矩98.2%、降低转矩波动11.7%。另外,试制实验样机并测试效率高达96.32%且运行区域宽广高效。因此NVRPM的优化设计具有实践性,适合压缩机生产使用。

双屏蔽复合转子电机涡流损耗分析

充分考虑定、转子屏蔽套及斜槽实心转子效应,建立求解双屏蔽复合转子电动机的三维非线性涡流场数学模型。通过对电机进行三维实体建模,并采用基于、φ-电磁位对的三维有限元法对双屏蔽复合转子电机的起动及负载等工况进行分析计算,得到了不同工况下定、转子屏蔽套及复合转子部分涡流分布,定量分析了斜槽影响,探讨了屏蔽套材料电磁特性对转子涡流损耗的影响,为工程设计提供了理论依据。

笼型感应电机转子斜槽研究综述及展望

介绍了笼型感应电机的发展历史,结合现有研究成果,就单斜槽和双斜槽两种基本转子结构,主要介绍了这两种斜槽各自的结构特点,简要阐述了其对气隙磁场基波和谐波分布的重要影响。系统性地回顾了科研人员在分析斜槽电机时所采用的二维有限元法、三维有限元法以及多层分段二维有限元法等分析方法以及取得的相应研究成果,并对比了各种方法的优缺点。针对这两种斜槽结构,进一步简要梳理了其对电磁噪声、附加损耗和起动转矩等电机性能的影响。并探索性地提出基于双斜槽转子等槽或者近等槽配合下有望实现高效低噪声感应电机的设计思路,为进一步探索提供参考。

转子结构优化削弱车用永磁同步电机振动噪音

针对内置式永磁同步电机由低阶齿谐波引起的电磁力波产生的电磁噪声大的问题,以一款8极48槽内置式永磁同步电机为研究对象,结合麦克斯韦应力张量法与气隙磁场理论给出低阶齿谐波引起的主要噪声倍频。提出了采用转子分段斜极和转子开辅助槽的方法来削弱由低阶齿谐波引起的径向电磁力波,从而削弱该电机的电磁振动和噪音。建立了转子分段斜极的电磁力波解析模型,分析了转子分段斜极与转子开辅助槽对电机电磁噪音的削弱机理。建立了电磁有限元和结构声场耦合模型进行仿真分析,仿真结果表明由一阶齿谐波引起的0阶12f1电磁力在电机工作高速时接近定子0阶固有频率时会达到共振条件激发幅值大的噪音。样机噪声实验结果表明转子结构优化后有效削弱了由一阶齿谐波引起0阶12f1电磁力产生的48倍频电磁噪音。

异步电动机电磁振动噪声自动抑制方法

针对电动机噪声抑制过程受到电动机部位、零件振频的影响,导致噪声抑制效果不均等问题,提出一种异步电动机电磁振动噪声自动抑制方法。根据电磁振动中基波磁场产生的倍频力波和定转子谐波磁场产生的径向力波,得出提高力波阶数能够一定程度对噪声进行抑制。由于电动机不同部位、不同零件的振频不同,可以针对其各自特征,采取特定的抑制方法,因此通过选择最佳槽配合及合适绕组、加大磁通气隙、选用转子斜槽等方法完成对异步电动机电磁振动噪声的抑制。实验证明,能够有效的抑制异步电动机的电磁振动噪声,操作方法简单可行,具有较高的实际应用价值。

车用发卡式绕组永磁同步电机的设计与优化

针对电动汽车对电机高效率和高功率密度的要求,结合发卡式绕组和内置式V型磁极结构的优势,设计了一台发卡式绕组永磁同步电机。根据电机的特点和设计指标,确定了电机的定子槽型和转子磁极结构,利用有限元方法(FEM)建立电机的二维仿真模型,验证了初步设计的合理性。针对电机齿槽转矩和转矩脉动较大的问题,首先,分析了不同转子分段斜极方式和分段数对电机齿槽转矩和输出转矩的影响,其次,利用田口算法对转子外侧辅助槽进行设计,完成了对电机转子结构的优化。对比转子结构优化前后齿槽转矩、转矩脉动、空载反电势以及气隙磁密的变化,证明了转子优化设计的有效性。最后,对优化后电机的磁场、外特性曲线、效率Map以及转子机械强度进行分析,结果表明,电机的输出性能和结构强度满足设计要求。

绕组反电势大小对双凸极永磁电动机运行的影响

绕组反电势是双凸极永磁电动机的重要参量之一。在电动机设计中,根据应用场合的指标要求对绕组反电势进行优化设计有助于电动机运行性能的提高。文中针对转子斜槽式12/8极双凸极永磁电动机,简析了应用单斩电流滞环控制的电机功率变换器的工作原理,阐述了反电势大小的变化对系统损耗、功率桥损耗分布及对电动机出力的影响,得出反电势大小的优化选择原则,并根据某航空用9kW电动机驱动系统的技术指标要求,给出电动机绕组的优化设计方案。绕组反电势优化前后的测试结果表明,反电势优化选取后,系统效率显著提高,运行性能明显改善,证明了文中分析及设计的正确性。

电动汽车用内置式永磁同步电动机转子结构优化

永磁同步电动机具有功率密度高、调速性能好的特点,成为电动汽车用电机的一个很好的选择。设计的电动汽车用内置式永磁同步电动机采用6极36槽双层绕组结构。利用有限元法分别对"一"型、"V"型、"V一"型结构的性能进行分析,通过比较,选择最适合于电动汽车用的电机转子结构进行优化。同时将采用定子斜槽技术降低电机的空载反电势谐波含量和电机的齿槽转矩。

开关角对斜槽转子SRM稳态转矩的多目标优化

开关磁阻电机转子斜槽结构可有效减小电磁径向力,但会导致转矩特性变化。针对该问题,给出了线性模型下斜槽转子开关磁阻电机稳态转矩的解析方法,然后建立了四相8/6极开关磁阻电机模型,采用三维有限元仿真方法,计及端部漏磁,以电流开通角、关断角和转子斜槽角度为优化参数,以平均转矩变化量最小和转矩脉动最小为优化目标,基于正交试验法设计试验方案,通过极差和方差分析确定了相应参数的优组合,并将优化前后的转矩特性进行了比较,结果表明:小的斜槽角度对转矩特性的影响并不大,优化后电机的平均转矩相比优化前只变化了16.01%,但其转矩脉动下降了23.63%。

一种低速大扭矩永磁同步电机设计方案

针对大型无人水下航行器低速大扭矩推进电机减振降噪应用需求,设计了一款额定功率100 kW、额定转速250 r/min的低速大扭矩永磁同步电机。首先基于磁路法完成电机电磁方案设计,建立电机分段斜槽有限元模型,开展空载反电势、齿槽转矩、电磁转矩等参数的仿真分析,最后完成样机的研制与试验。试验结果表明文中的低速大扭矩永磁同步电机设计方案切实可行。

基于磁极分块与转子开槽削弱永磁电机齿槽转矩

为了提高6极72槽永磁直驱风力发电机的运行性能,提出了磁极分块与转子开槽相结合削弱齿槽转矩的方法。根据齿槽转矩的解析式和叠加原理,分析得出磁极分块和转子开辅助槽对削弱齿槽转矩的有效性。基于Maxwell有限元软件分别研究了永磁体的磁极分块、转子开槽对齿槽转矩的影响,给出了最佳的磁极分块数和磁极间隔以及转子辅助槽槽深和开槽位置。通过对比分析优化前后的电机仿真结果可知,该方法使电机的齿槽转矩得到了显著的削弱,同时电机的其他性能符合技术要求。

高加速度双边型永磁直线电机的设计与优化

以高加速度与高推力密度为设计目标,设计了一种平板双边型永磁直线电机。首先通过分析极槽配合对推力性能的影响,选择了合适的极槽配合;其次采取抑制推力波动的措施对结构进行了优化,并对动子结构进行轻量化设计以提高加速度;然后基于有限元研究了两种电密情况下的电感参数和推力性能,得到空载运行情况下的动子加速度;最后,研究了两台组合式结构或永磁分段斜极的方法进一步降低推力波动,实现了大推力、低波动和高加速度的设计目标。

新型分段定子开关磁阻电机转矩增强和径向力减小的分析研究

开关磁阻电机由于结构简单和启动转矩大等优点应用于许多领域,然而与永磁电机相比,其表现出较低的密度转矩和较大的振动噪声。文中提出一种新型分段定子开关磁阻电机,并在每个定子块两侧增设永磁体,构成分段定子混合励磁开关磁阻电机。首先介绍了拓扑结构和原理,磁路等效法证明了永磁体对气隙磁通加强作用,同时通过有限元仿真得出永磁体对转矩密度的影响并得出优化永磁体厚度。其次建立外转子齿顶开槽模型分析径向力减小的原理,同时对不同槽口宽度和深度模型仿真分析,得到优化尺寸。最后仿真表明,分段定子混合励磁开关磁阻电机的平均转矩提高了34.2%,转矩脉动下降了19.3%,定转子重叠区间的径向力波降低了12.5%,有效降低了径向力,改善了振动噪声。

铜条笼型转子斜槽的工艺研究

在交流电机制造中 ,采用定、转子槽扭斜工艺能有效地削弱或消除齿谐波磁场产生的谐波电势及附加转矩。

槽极配合与电机运行质量特性研究(Ⅴ)

感应电动势是电机参数中的一个重要指标。优化定、转子结构,合理的槽极配合可以提高感应电动势波形的正弦度。以12槽电机为例,分析了槽极配合计算因子K L对感应电动势的影响。

轴向倾斜缝对压气机转子叶尖泄漏涡的非定常控制数值研究

为研究轴向倾斜缝对转子叶尖泄漏涡的非定常控制作用,采用瞬时叶片排数值模拟方法对带不同数量轴向倾斜缝的Rotor 67转子进行非定常数值模拟。结果表明,轴向倾斜缝能有效扩宽转子的稳定工作范围;轴向倾斜缝缝数应使其通过频率与预测的转子叶尖泄漏涡非定常脉动频率相近为宜;当加入轴向倾斜缝这一结构激励源后,叶尖泄漏涡不再表现出自身的脉动频率,而只以轴向倾斜缝的激励频率为主频进行脉动;在小流量工作区间,越接近失速点,轴向倾斜缝对于叶尖泄漏涡的控制作用越强,叶尖泄漏涡的压力脉动也越剧烈。

改进压缩机启动性能的转子斜槽角度设计

启动性能一直是评价冰箱压缩机性能的重要指标之一,以某型号往复式压缩机为研究对象,从削弱磁势谐波,提高启动性能的目的出发,通过Ansoft-Maxwell软件仿真计算,对该型号压缩机所用的电机转子进行斜槽角度的优化设计。采用理论计算与实验分析相结合的方法,最终确定转子的斜槽角度来用于批量生产。

降低压缩机永磁同步电机的振动

以一款存在较大振动的永磁同步电机为例,针对引起电机振动的主要电磁力谐波次数,提出了对定子齿削角、转子取不均匀气隙、提高定子模态频率和转子分段斜极等方法来降低振动。通过样机制作和测试,证明其可有效降低振动。