高速实心转子感应电机的转子谐波涡流损耗的分离和提取

高速实心转子感应电机主要应用于高速压缩机、飞轮储能、航空航天等领域,具有广阔发展前景。和其他拓扑结构的转子相比,实心转子具有较强的端部效应,导致转子涡流损耗进一步加剧。针对高速实心转子感应电机的转子谐波涡流损耗的分离和提取问题,以一台380 V,1 MW,12000 r/min高速实心转子感应电机为主要研究对象,采用二维傅里叶分解方法,精确提取气隙磁场谐波特性,以虚拟永磁谐波电机模型为基础,反向构建气隙谐波磁场用以激励实心转子实现转子谐波涡流损耗的提取;结合混合激励法以及冻结磁导率法,进一步精确考虑了不同负载情况下由材料非线性导致的感应谐波涡流透入深度的变化。采用有限元建模方法,对比了采用混合激励法和冻结磁导率法提取的转子谐波涡流损耗以及感应涡流的分布。该方法为后续对转子谐波涡流损耗进行有效抑制提供了理论基础。

感应电机混合偏心情况下径向电磁激振力的研究

为了分析感应电机在混合偏心情况下气隙磁密与径向电磁激振力的分布情况,本文以一台笼型感应电机为例,采用解析法分析了在混合偏心情况下径向气隙磁密的极对数、频率和幅值,并且通过分析各次磁密谐波之间的相互作用得到了径向电磁激振力的阶次以及幅值的表达式。利用时步有限元仿真的方法,获得了气隙磁密与径向电磁激振力的时空分布情况,并结合二维傅里叶分解方法,求得了径向磁密与径向电磁力的时空频谱,从而解决了感应电机在混合偏心情况下径向电磁激振力求解的问题。文中的计算方法可应用于进一步的混合偏心振动与噪声的分析计算。

北半球500hPa位势高度场时空频谱特征分析

利用1979～2004年NCEP2再分析资料,对逐日的北半球(20°N～90°N)500hPa的位势高度进行二维傅里叶的谱展开,并分析了不同波数下的谱展开系数的频域特征。对全年序列分析的结果表明:当纬向波数k和经向波数l均为0时,其谱展开系数表现为显著的低频(10～30天)变化特征;当经向波数l=0时,其谱展开系数的频域特征随纬向波数k的变化较大,表现为大尺度波动以低频变化为主而小尺度波动则以高频(4～8天)变化为主;当纬向波数k=0时,其谱展开系数的频域特征随经向波数l的变化不大,均表现为很强的低频特征;当纬向波数k和经向波数l均不为0时,其谱展开系数的低频分量主要表现为经向1波(l=1)的空间结构,这与中高纬低频环流异常多以经向偶极子的特征出现是对应的。对冬、夏半年序列分别分析的结果与全年序列分析的结果并无显著差别。经典的纬向基流罗斯贝波频散关系可部分解释上述特征。

U型单相自起动永磁同步电机电磁振动与噪声分析

针对U型单相自起动永磁同步电机在运行中出现的振动与噪声问题进行数值仿真分析。采用时步有限元法与二维傅里叶分解相结合的方法,获得电机定子内圆处的径向、切向电磁力的频率、阶次和幅值的对应关系;采用动力学有限元法与声场边界元法的非耦合直接计算,对单相电机的振动噪声进行分析。结果表明,单相永磁电机中电磁力的切向分量大于径向分量,在分析振动噪声问题时不可忽略切向电磁力,影响电机振动的主要是1、2、3阶次对应的2倍频和4倍频谐波分量,这一结论为深入探求削弱电机振动噪声的方法提供了理论依据。

双斜槽感应电机气隙偏心时的径向电磁力分析

为了分析双斜槽感应电机偏心情况下的电磁激振力,以一台笼型双斜槽感应电机为例,采用解析法分析了动偏心和静偏情况下的气隙磁密成分,并得到了不同阶次谐波相互作用产生的平均径向电磁激振力的阶次与幅值表达式。针对双斜槽感应电机,提出了适用于双斜槽的多层分段有限元模型,并获得了径向气隙磁密与径向电磁激振力的时空分布。利用二维傅里叶分解法,获取了平均径向电磁力的时空频谱,并与直槽偏心时的径向电磁力相对比,发现双斜槽能够有效削弱由偏心导致的部分附加径向电磁力。

散热片数对湿式潜水感应电机噪声影响分析

针对感应电机运行中的噪声问题,通过对一台160 kW潜水感应电机进行多物理场耦合有限元计算,结合解析法对径向电磁力的阶次和频率进行探究,分析了电机气隙中径向电磁力波的时空特性,并通过声学仿真进行了噪声的相关计算。考虑径向电磁力的二维傅里叶分解得到的结果和机壳模型模态的阶次与频率,分析说明了噪声的来源,提出可通过如调整电机机壳散热片数等方式改变电机模态在阶次与频率上的分布或降低机壳振动系数实现噪声控制的目的。