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。

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。

径向斜槽转子潜水电机电磁噪声优化

相比于一般电机,大型潜水感应电机目前存在电磁噪声过大的问题。采用径向斜槽结构可以削弱大型潜水电机的电磁噪声,但仍存在部分不足。基于径向斜槽结构,通过调整径向斜槽扭斜距离进一步削弱电磁噪声,并提高电机其他性能。利用多物理场耦合有限元仿真分析对比各方案的电磁噪声,验证了上述方法的正确性。

车用永磁直流电动机齿槽转矩优化设计

运用能量法和傅里叶分解法,针对车用永磁直流电动机的齿槽转矩产生机理,推导其齿槽转矩解析式。采用ANSYS Maxwell有限元仿真软件对永磁直流电动机进行二维瞬态磁场分析,通过有限元分析的方法研究不同槽口宽度和不等厚永磁体对永磁直流电动机齿槽转矩的影响。为样机齿槽转矩的优化提供一种合理的槽口宽度和不等厚永磁体组合。结果表明,该优化组合方案可以有效地削弱样机的齿槽转矩。

伺服电机齿槽转矩削弱方法研究

自动化设备所使用伺服电机属于永磁同步电机中的一种,多采用表贴式结构,不可避免的会存在齿槽转矩。本文首先阐述齿槽转矩的产生机理,并推导齿槽转矩的基本表达式。之后,提出削弱齿槽转矩的设计方法,包括采用分数槽设计和转子斜极结构。最后进行建模与仿真,验证分数槽方案对于降低齿槽转矩的效果,并得到转子最佳分段数与斜极角。

异步电动机斜槽设计对振动控制的影响

异步电机振动控制是如今电机领域工程技术专家日益关注的焦点,它决定了电机工作的机械品质,在各个行业占有举足轻重的地位。对于电机本体设计与电气控制来说,主要考虑电磁激励源、旋转机械激励源等因素。现着重介绍如何电磁振动控制,以影响电磁力主要因素的斜槽设计为列,研究其对异步电机磁场分布、谐波分布及主要成分、电磁力的影响,可作为工程领域异步电机斜槽设计及电磁振动的参考和借鉴[1、2]。

斜槽电机中绕组电感参数的解析计算方法

采用斜槽可以减小电机的齿谐波电压,且可以大幅降低高频的电磁转矩脉动,从而改善电机的性能。由于采用有限元法分析这类电机性能时,计算过程比较复杂,而且比较耗时。因此,提出一种计算斜槽条件下的绕组电感参数的解析方法,基于二维坐标系中的气隙磁动势和磁导概念,利用空间谐波分析方法,计算出各绕组的气隙电感参数。利用所述方法,对比分析了不同斜槽角度对某台同步电机电感参数的影响,并且在一台定子斜一个槽距的同步发电机上进行了实际测试,实测结果验证了该方法的有效性和准确性。

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。

直槽与斜槽式永磁无刷电动机的有限元分析

说明了斜槽式永磁电机磁场的分段计算法。利用有限元分段计算法，对电枢斜槽结构的电动车用轮毅式永磁无刷直流电动机的空载和负载磁场进行了计算，并由此算出电动机的反电动势随转子位置角的变化波形和反电势系数曲线；对直槽和斜槽式结构的气隙磁密分布、反电势波形和反电势系数作了比较和分析。接着，用磁链法和能量法分别计算了电动机的自感和互感系数，计算结果与实测值对比，说明计算具有较高的精度。

计及转子斜槽时笼型感应电机电磁振动变化规律的研究

以一台Y802-2笼型感应电机为例,进行电磁振动的研究。基于瞬态磁场结果,结合麦克斯韦方程,对电机所受电磁力进行计算,并把气隙中靠近定子内径上点的电磁力作为载荷条件,对三维电机模型进行电磁振动的研究。得到电机的振动位移曲线,并运用傅里叶分解、频谱分析的方法对振动位移的频率、幅值进行了计算,通过比较转子非斜槽与斜槽两种不同情况下齿谐波对应频率的幅值大小,定量分析了斜槽对电磁振动的影响。最后,利用加速度传感器对电机径向振动进行了测试,实验证明了结论的正确性。该文计算电磁振动的方法也可以为研究其他的振动问题提供参考。

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。

考虑定子斜槽及转子运动永磁推进电机反电势及定位力矩的数值计算

定子的齿槽效应影响着推进电机的反电势波形及定位力矩等 ,进而也影响推进电机输出转矩的低速平稳性 .文中采用有限元法对多相永磁推进电机电磁场进行数值计算 .分析了斜槽系数与反电势波形及定位力矩的关系 ,提出了采用滑动边界处理定转子相对运动、利用矢量叠加计及定子斜槽的方法 .

贯流式水轮发电机空载电压波形优化与阻尼条发热抑制

改善空载电压波形、降低阻尼条损耗发热是优化电能质量、保障发电机与电网运行稳定性的重要问题。为此,采用调节阻尼绕组节距与定子斜槽措施相结合的设计方案,对1台30MW的大型贯流式水轮发电机空载电压波形和额定负载工况的阻尼条损耗发热进行了优化设计,并利用多层运动电磁场场路耦合时步有限元模型和三维温度场有限元模型进行了分析与计算。结果表明,在合理增大阻尼绕组节距的基础上,结合斜槽措施,既能明显地优化空载电压波形,又能有效地防止阻尼条过热故障的发生。计算结果与实测数据相符合。该研究结果对提高发电机的设计水平并改善发电机与电网的运行稳定性具有参考价值。

集成电机推进器用无刷直流电机齿槽转矩削减新方法

为消减集成电机推进器用无刷直流电机存在的齿槽转矩以保证整个推进器的性能,综合考虑了推进器的性能要求、尺寸要求、加工工艺等实际情况,以消减齿槽转矩并尽可能减小其对电机输出转矩的影响为目标,提出了一种槽口倾斜综合优化方法。采用Box-Behnken设计了实验,并利用响应面法处理实验数据,得到了齿槽槽口倾斜角度、极弧系数和槽口宽度3个因素间关系的数学模型,从而计算出了使齿槽转矩最小的槽口倾斜角度、极弧系数和槽口宽度最优解组合。最后,用电磁场分析软件infolytica/MagNet求解了各个实验点的参数值,并验证了最优组合预测值。计算结果表明,对于所设计的功率为2kW的集成电机推进器用无刷直流电机,优化后的槽口倾斜角度为5°,极弧系数为0.65,槽口宽度为3mm,采用此优化参数可使电机齿槽转矩减小28.69%。

车用永磁同步电机的电磁噪声分析与抑制

电机模态的准确分析是实现电机低噪声驱动设计的重要环节。当电机模态频率与对应阶次径向电磁力波频率接近时,会产生共振。以一台6极36槽的70 kW商务车主驱动永磁同步电机(PMSM)为研究对象,对比分析转子开辅助槽和针对一阶齿谐波的转子分段斜极方法对电磁力波的影响。采用转子开辅助槽和转子分段斜极的优化方法后,0阶12倍频径向电磁力波幅值可减小79%。建立电机三维有限元模态仿真模型,分析电机结构部件对模态的影响,结合常用车载驱动电机的安装固定方式对外壳进行约束,分析不同约束方式下电机的模态特性。结果表明,在峰值功率8 000 r/min的工况下,优化设计方案下的0阶12倍频的径向电磁力波幅值较大,但由于频率为4 800 Hz,远离电机模态的固有频率,因此不会发生共振,降低了电磁噪声。

角向倾斜缝处理机匣对压气机性能的影响

为了揭示角向缝、角向倾斜缝处理机匣对压气机性能及其流场的影响,采用试验与非定常数值模拟的方法针对一亚声轴流压气机进行了研究。结果表明,角向缝、角向倾斜缝处理机匣(前移)对应的综合裕度改进量分别为12.16%,39.60%;角向倾斜缝处理机匣的扩稳能力更强,且峰值等熵效率损失降低了约75%。通过详细地分析压气机叶顶流场表明,角向倾斜缝处理机匣能够将叶顶间隙泄漏流在膨胀扩散之前基本完全吸除,通道内几乎没有低速堵塞区出现,因而扩稳效果更好。同时从角向倾斜缝中喷射入叶顶前缘的气流径向分速较低,其与主流的相互作用较弱,故流动损失减小,等熵效率更高。

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。

多工况条件下异步电机斜槽与谐波特性

为了研究多工况下异步电机斜槽与谐波特性,以一台Y2-250M-4、55kW笼型异步电机为例,建立了多截面场-路耦合时步有限元计算模型.计算出斜槽不同负载情况下的铁耗,分析了转子斜槽后定转子铁芯典型位置的齿谐波沿轴向分布规律,并研究了斜槽对定转子齿顶区域齿谐波的削弱作用.实验结果表明,谐波铁耗在总损耗中所占的比例随负载的增大而增加;电机采用斜槽时,定转子各部分铁耗沿轴向波动,损耗值沿轴向并无太大差异;斜槽对铁耗的影响随负载的增加而增大.

进口畸变下缝式机匣处理改善轴流压气机性能的研究

为了研究进口畸变下缝式机匣处理改善轴流压气机性能的机理,以亚声速单级轴流压气机的孤立转子为研究对象,在53.4%设计转速下,采用10通道非定常的数值模拟方法,开展进口畸变下轴向倾斜缝机匣处理改善轴流压气机性能的机理研究。采取在进口径向延伸段中部沿周向设置栏杆的方式产生畸变。与进口均匀实体壁机匣相比,进口畸变实体壁机匣的失速裕度改进量和峰值效率改进量分别为-5.88%和-1.44%,而进口畸变带机匣处理的失速裕度改进量和峰值效率改进量分别为24.37%和-1.09%。进口均匀实体壁机匣时,压气机的失速类型为典型的突尖型失速,即由叶顶间隙泄漏流引起的堵塞所造成。进口畸变引发叶顶处吸力面的气流分离,且气流分离沿周向呈非轴对称分布,进口畸变后叶顶通道内的低速区在很大程度上还是由叶顶间隙泄漏流所造成,只不过相比于进口均匀,叶顶处吸力面的气流分离提前发生,并且反过来又加剧叶顶间隙泄漏流的负面影响,即进口畸变后压气机失速的主要诱因没有发生本质的变化。机匣处理上、下游的喷射、抽吸过程分别对叶顶通道上游、中部的低速区气流起到激励、吹除作用,其有效地抑制了由叶顶间隙泄漏流所造成的叶顶前缘溢流和叶顶通道内压力面附近的回流,进而提高了叶顶通道的流通能力。

考虑定子斜槽及转子运动的外转子无刷直流电机数值计算

本文采用有限元法对外转子无刷直流电动机的电磁场进行数值计算,分析了电机定子斜槽与相反电势波形的关系,提出了采用运动气隙边界法处理定转子相对运动、利用矢量叠加计及定子斜槽的方法。计算结果表明:定子齿槽对于相反电势的影响较大,定子槽斜一个槽距后相反电势的波形明显得到改善。