汽车交错磁极无刷直流发电机的励磁电流计算

为准确计算励磁电流,采用有限元法分析了交错磁极(consequent-pole permanent magnet,CPPM)无刷直流发电机(brushless DC generator,BLDCG)电励磁磁场和永磁磁场的耦合特点,讨论了电枢电流换流过程及其对励磁电流的影响,在此基础上推导出考虑磁场耦合和换流过程的励磁电流表达式.实验结果表明:计及磁场耦合和电枢电流换流过程可以提高励磁电流计算的准确度.

交错磁极混合励磁同步发电机径向电磁力波分析

对交错磁极混合励磁同步发电机的径向电磁力波进行分析,首先介绍该发电机的基本结构,并对全永磁部分的径向电磁力波进行解析分析,考虑环形励磁绕组直流偏磁效应,定性得到对永磁同步发电机电磁振动影响较大的力波分量的来源、频率以及阶次;然后利用三维有限元法对该发电机的径向电磁力波仿真计算,通过对全永磁部分、辅助励磁部分的径向电磁力波定量分析,揭示了全永磁部分与辅助励磁部分都具有奇数倍频径向电磁力波的特点,并对各自的原因进行分析,以及总结了该发电机沿轴向方向径向电磁力波变化的规律;最后,通过测量发电机机脚振动加速度验证了径向电磁力波仿真分析的正确性。

高速交错磁极混合励磁发电机直流侧短路电流分析计算

为提高高速交错磁极混合励磁同步发电机直流侧短路电流的计算精度,通过在dq轴上设立阻尼回路的方法,建立电机动态数学模型。该模型能够同时考虑定子导磁套筒、实心转轴、永磁体和铁心极在短路过程中涡流效应对电枢绕组电流的影响,在此基础上推导出电机瞬态、超瞬态电感以及短路电流的表达式。通过与某型高速交错磁极混合励磁电机短路电流试验结果进行对比,验证了模型的有效性,并对存在误差的原因进行分析,指出该类电机在短路过程中由于交错磁极结构导致的动态饱和现象是造成误差的主要原因之一。

交错磁极混合励磁电机漏磁系数计算与分析

混合励磁变速恒压风力发电机具有交错磁极转子结构,对整机进行三维电磁场漏磁分析耗费大量时间和计算内存,为此提出一种二维和三维电磁场混合计算方法。将该电机沿轴向分为永磁电机部分和混合励磁电机部分,采用二维电磁场对永磁电机部分进行分析,而对于混合励磁部分则采用三维电磁场进行分析,采用该方法较传统整体三维有限元方法显著提升了分析效率。研究了两部分的磁通分布规律和漏磁路径的差异,并对整机的漏磁系数进行计算,在此基础上研究两部分不同配比情况下的漏磁系数变化规律。最后,采用一台10 kW样机进行空载反电势测试,验证方法求解漏磁系数的准确性,为此类混合励磁电机研究提供理论参考。

基于分段交错梯形磁极的分数槽集中绕组永磁电机局部切向力的削弱

局部切向电磁力波会通过定子齿的杠杆效应引起定子轭部径向振动,其对振动的贡献可以与径向电磁力波比拟。针对分数槽集中绕组永磁电机的局部切向电磁力波,提出了一种分段交错梯形磁极的削弱方法,该方法可在保证电机转矩密度的前提下,有效削弱局部切向电磁力引起的振动。首先,推导了作用于定子齿部的切向集中力模型,并以一台10极12槽永磁电机为例,分析了局部切向电磁力引起振动的原因。然后,基于有限元模型,分析了分段交错梯形磁极对局部切向电磁力的削弱机理,并对比了优化前后电机的径向力波、电磁转矩以及振动频谱。结果表明,分段交错梯形磁极结构对径向力、切向力均有显著的抑制作用。最后,对优化前后的样机进行振动实验,验证了优化方案的有效性。

基于分段交错不等磁极的表贴式永磁电机极频振动的削弱

针对表贴式永磁同步电机极频振动,提出一种分段交错不等磁极的削弱方法,与传统的优化方法相比,该方法可有效保证电机的转矩密度。首先,基于麦克斯韦张量法,推导作用于定子齿部的集中力模型,并以一台10极12槽表贴式永磁电机为例,分析极频电磁力谐波的产生原因。其次,基于有限元模型,分析分段交错不等磁极对极倍频电磁力谐波的削弱机理,并对比优化前后电机的关键电磁性能以及振动频谱。结果表明,分段交错不等磁极结构可在保证转矩密度的前提下,有效削弱极频电磁力谐波及振动。最后,对优化前后的样机进行振动实验,验证了优化方案的有效性。