分数槽集中绕组永磁同步发电机电磁振动噪声分析

采用分数槽集中绕组的设计给永磁同步发电机带来更高效率、更小体积的同时也会使得电机的振动噪声问题更加突出。为确定永磁同步发电机电磁振动噪声的主要产生源,文章从永磁同步发电机的二维气隙磁场出发,依据Maxwell张量法得到径向及切向电磁力的表达式,分析了电磁力波的谐波来源与谐波特征。建立永磁同步发电机的电磁-结构-声场多物理域有限元仿真模型,提出通过单独加载径向力与切向力,对比分析了径向力与切向力引起振动噪声的贡献度,通过模态试验与振动噪声试验验证了解析模型建立的正确性与仿真模型建立的准确性,研究结果为永磁同步电机电磁振动噪声问题的分析与优化提供参考。

V型与切向转子结构对电机效率影响研究

转子结构设计是高效永磁同步电机设计中的重要一环。使用有限元软件仿真分析,针对内置式永磁同步电机进行研究,建立了9S6P、12S8P、12S10P的切向式与径向式电机结构模型,并通过仿真对比了这两种结构的损耗及效率,考虑在不同槽极配合、不同应用场合下,探讨何种转子结构形式更优,为电机高效化设计提供参考。

新型切向/径向磁路并联混合励磁同步电机

提出一种新型切向/径向磁路并联混合励磁同步电机,详细介绍该电机的基本结构特点和工作原理。根据电机特殊的切向/径向磁路特点,建立其等效磁路模型,研究电励磁磁势对永磁体工作点的影响。利用二维有限元分析法,获得了该电机在不同励磁条件下的磁场分布情况及相关静态特性,仿真分析表明:该电机可方便地实现气隙磁场的完全调节与控制,且其并联磁路的特点能形成显著的聚磁效应。样机实验结果验证了该电机在电磁设计及仿真分析上的正确性,也证明了该方案的可行性及实际应用价值。

溢流型磁力旋流器径向磁场分析

设计了一种改善反富集溢流型磁力旋流器,通过外加磁场,增加指向旋流器中心的磁场力,使得高密度磁性矿物向旋流器中心运动而不是向底流运动。通过理论推导确定了磁性颗粒向中心运动的磁场条件,通过ANSYS模拟软件和origin数据处理软件分析了溢流型磁力旋流器的径向磁场,分析结果表明:柱体空间中r≥2r o区域,磁场力指向中心,且在r=2r o圆柱面上径向磁场强度H和径向磁场力HgradH达到极大值;上锥体空间由于中心导磁棒的作用,磁场力方向均指向中心,径向磁场强度H在r=0.48r o圆柱面上达到最大,径向磁场力HgradH在靠近最大切线速度轨迹面处达到最大值。

一种新型磁悬浮飞轮用永磁偏置径向磁轴承

针对现有径向磁轴承结构电励磁磁路耦合的特点,分析了一种新型磁悬浮飞轮用永磁偏置径向磁轴承结构及其工作原理。采用等效磁路法对磁轴承的永磁磁路和电励磁磁路进行计算,得出了磁轴承的数学模型,并给出磁轴承主要参数的设计方法。最后,通过有限元法对该磁轴承进行仿真分析,从磁场分布以及x方向通电流时对力Fy的影响两方面验证了该结构电励磁回路在x、y方向间的解耦性,其中Fy<3%Fx。理论研究和仿真分析表明:这种径向磁轴承结构有效地避免了磁通在两个径向自由度间的耦合,从而能够扩大系统线性工作范围和稳定裕度,提高磁轴承系统的控制性能。

切向电磁力对永磁同步轮毂电机电磁振动的影响

针对传统电磁振动分析多采用径向电磁集中力加载的方式进行,而忽略切向电磁力对电磁振动的影响的不足,提出了一种基于ANSOFT和MATLAB联合仿真以及ANSYS APDL语言的节点力加载方式,综合考虑电机径向电磁力和切向电磁力对电磁振动的影响.基于该方法,开展永磁同步电机瞬态动力学仿真,分别从时域和频域角度分析径向集中力和节点力加载方式下定子内、外侧变形情况,并建立电磁力、定子结构模态与电磁振动三者之间的内在联系.研究结果表明,时域上切向电磁力使得电机定子齿部切向变形明显大于径向.而在频域上,与切向电磁力密切相关的2阶转矩脉动频率对电磁振动的影响也是不可忽略的.

混合磁化永磁联轴器的优化设计

近年来,径向充磁的联轴器在工程中得到了广泛应用,但其加工和安装成本相对较高。若将永磁体加工成已加工的立方体磁块,在安装结构上更容易实现。由于混合磁化联轴器具有更好的传动特性:当径向磁化磁体体积等于切向磁化磁体体积时,具有最大传动扭矩,几乎是单一磁化型的2倍。所以可通过Maxwell对径向、切向混合充磁的永磁联轴器进行仿真计算,并对计算结果进行分析,找到这种磁力联轴器最佳结构:当Rmax=45 mm和内、外永磁体间隙为2 mm固定的条件下,磁极对数m=8,外磁体为37.2 mm×20 mm,内磁体为21.26 mm×16 mm,最大传递转矩可达251.5 N·m。

双转子永磁同步电机的磁路建模和磁场分析

为了研究双转子永磁同步电机的设计方法,对电机定子中异向旋转的耦合磁场进行了分析。引入定子铁心径向磁阻和切向磁阻,建立电机的等效磁网络模型,将双转子异向旋转产生的并联磁路和串联磁路交替问题简化为单一的并联磁路问题,得到电机的磁场分析方法。在内外转子上采用不同材料的永磁体,通过优化内外转子半径比,使两个转子产生等大反向的转速和电磁转矩。最后通过有限元分析方法验证了这种设计方法和等效磁网络模型的有效性。

对转双转子永磁同步电机的耦合磁场建模与分析

为分析对转永磁同步电机(DRPMSM)的磁场特性,针对该类电机的反向自旋磁场进行研究。通过引进电枢铁心的切向磁阻和法向磁阻两个分量,复杂的串联磁路及并联磁路交替出现被有效简化,并建立对转DRPMSM的等效磁路模型。电机设计上通过对不同材质永磁磁钢的合理选择运用,对内外两个转子直径比进行优选,使得两个机械转子可以产生相同电磁转矩并同速反向旋转,有限元仿真结果有效证明了该设计理论的正确性。

基于有限元法的大型电力变压器短路工况下的绕组辐向电动力智能计算

针对一台26000kVA/110kV三相双绕组电力变压器,依据变压器的实际尺寸对变压器进行建模,应用MagNet有限元仿真软件,采用“场-路”耦合的方法,得到变压器二次侧出口发生短路时绕组上轴向漏磁通以及辐向电磁力的分布。结果表明,该模型和方法可实现电力变压器绕组辐向短路力的计算,可为变压器绕组的稳定性分析提供一定的参考依据。