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。

用有限元法计算分数槽绕组水轮发电机的回路参数

运用有限元法进行水轮发电机磁场分析半计算了定转子回路参数；利用分数槽绕组电机的特点，提出了一种提高参数计算精度的方法。将本文的方法应用于ＳＦ２２０．５－３０／９０５０大型水轮发电机定子绕组内故障时的回路参数计算中，取得了较为合理的结果。

改变定子铁芯面积对分数槽集中绕组永磁同步电机铁耗的影响

为研究改变定子铁芯面积对分数槽集中绕组永磁同步电机中铁耗的影响,针对定子槽提出了两组研究方案。在8极9槽永磁电机的基础上使用有限元软件,搭建了保证定子槽数不变仅增加定子槽宽整数倍和不改变每个定子槽尺寸仅增加定子槽数的两组电机。介绍了铁耗计算原理并通过仿真对比了两组电机谐波含量、定子轭部磁通密度和在不同转速下的铁耗与永磁体涡流损耗。分析结果表明,与增加电机定子槽数相比,适当地增加电机定子槽宽能有效降低电机铁耗、磁体涡流损耗和谐波含量,在不显著降低性能的情况下进行优化可确定定子槽的宽度。另外,与改变每个槽的面积相比,转矩脉动受电机定子槽数的影响更大。

次谐波降低对分数槽集中绕组电机转子损耗的影响

研究了一种新型的绕组结构用于分数槽集中绕组永磁电机,该结构可以有效地降低绕组磁动势谐波,从而降低电机铁耗和永磁体涡流损耗。不同转子结构的电机,谐波的降低对转子损耗的影响程度是不同的。在考虑电机转子结构的情况下,将该绕组结构应用于不同结构的电机,分析谐波对转子损耗的影响。研究表明,对有利于谐波磁力线通过的结构,采用新型绕组结构,铁耗降低明显。永磁体涡流损耗降低程度不随转子结构的影响而变化。

分数槽集中绕组的ISG电机涡流损耗分析

应用于混合动力电动汽车ISG系统的永磁电机的永磁体涡流损耗是影响电动汽车安全性能的重要因素,需要对其进行深入研究。以一台应用于混合动力汽车ISG系统的分数槽集中绕组永磁同步电机为研究对象,建立其1个周期内的有限元仿真模型。求解了不同槽肩高下的空载气隙磁密,根据气隙磁密波形畸变率结果优化定子槽肩高的设计,从而降低永磁体涡流损耗。总结了定子槽肩高的设计原则,当槽肩高小于2倍气隙时,增大槽肩高能有效减少永磁体涡流损耗。通过样机实验验证了电机设计的合理性。

分数槽集中绕组感应电机定转子参考位置分析

在进行分数槽集中绕组样机电磁耦合试验时,将测得的样机感应电压波形和通过Maxwell仿真得到的电压波形进行比对,但需让转子相对于定子的初始相位与仿真时定转子的相对位置保持一致,从而可对试验结果进行更有效的分析。转子的参考位置通过理论分析和仿真计算找到特殊点位置标记为“零点”,再通过试验验证“零点”位置的存在,并在码盘上对位置进行标记,以达到仿真感应电压波形与试验感应电压波形相吻合的目的,为后续的电机测试研究提供便利。

转子结构对低谐波星–三角绕组永磁电机性能影响研究

分数槽永磁电机内部存在大量谐波磁动势,此类磁动势相对于转子异步运行,造成分数槽永磁电机的损耗增加、性能下降。针对这一难题,通过对定子绕组的优化,设计了一套星–三角(Y-Δ)绕组接法以消除高幅值低次谐波。继而基于有限元方法,针对定子侧采用双层、四层Y-Δ接法,转子侧采用表贴式、径向式、切向式、“V”形4种结构的10极12槽分数槽永磁电机进行研究。比较不同拓扑结构对分数槽电机的空载反电动势、齿槽转矩、弱磁性能、过载性能和效率等电机性能的影响。分析结果表明,当永磁电机定子侧采用四层Y-Δ接法、转子侧为切向式拓扑结构时,不仅可以减少永磁体使用量、节约电机的制造成本,还可以提高电机性能,为分数槽永磁电机的拓扑结构提供了一种新的选择。

SVPWM逆变器供电时FSCW-PMSM损耗特性研究

为探究空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)逆变器引入的时间谐波电流对分数槽集中绕组永磁同步电机(fractional-slot concentrated-winding permanent magnet synchronous machine,FSCW-PMSM)损耗特性的影响,文中提出一种SVPWM逆变器与FSCW-PMSM联合系统中电机损耗谐波特性分析方法。首先,理论分析了考虑时间谐波电流时电机损耗的时空谐波特性。其次,以一台三相双层绕组10极12槽PMSM为例,搭建电机与SVPWM逆变器的场路联合仿真模型,求解样机在恒转矩和恒功率调速时损耗的谐波特性,揭示各谐波损耗的产生机理。结果表明:转子谐波损耗由基波电流与次谐波、iZ±p次齿谐波和(f_(c)±4 f)/f、(f_(c)±2 f)/f次时间谐波电流与p、Z±p次空间谐波引起;定子铁芯谐波损耗由基波磁场、谐波励磁磁场及(f_(c)±4 f)/f、(f_(c)±2 f)/f次时间谐波电流引起。该结论适用于其他极槽组合的FSCW-PMSM。最后,通过实验验证了该分析方法的有效性。

基于反电动势谐波分析的FSCW-PMSM失磁故障诊断

为避免永磁体局部失磁对永磁电机(PMSM)控制精度和安全运行带来影响,提出了一种基于反电动势(EMF)谐波分析的分数槽集中绕组永磁同步电机(FSCW-PMSM)局部失磁故障诊断方法。在推导出的FSCW-PMSM局部失磁时磁动势(MMF)和单槽反电动势的数学模型基础上,根据单槽反电动势各谐波分量的幅值和特征绕组系数得到单相反电动势各谐波幅值的定量变化关系,并验证利用单相反电动势谐波变化诊断失磁故障的可行性。最后,基于一台20极24槽内置式永磁同步电机的样机参数建立二维有限元模型开展电磁仿真分析,获得单相反电动势特征谐波的变化规律。结果表明单相反电动势特征谐波的大小随故障数量增大呈周期性变化。