可变磁通磁场增强型永磁电机优化设计与分析

针对永磁电机磁通难以调节以及重载运行时永磁体易遭受不可逆的退磁风险问题,提出了一种新型的反凸极变漏磁永磁电机。该电机的漏磁可随负载变化自动调节,转子的特殊结构增大了电机的d轴电感,从而有效扩大了电机的调速范围;重载运行时能够工作在磁场增强区域,从而极大地降低了永磁体的退磁风险。首先,采用多目标遗传算法对电机转子结构进行了优化,随后用有限元法对电机的气隙磁密、空载反电动势、输出转矩、转矩波动、电感以及磁链等基本电磁特性进行了详细研究,此外,还对电机的机械强度和温升特性进行了分析。优化后电机的输出转矩从55.20 N·m增加到57.38 N·m,转矩脉动从5.62 N·m降低到4.35 N·m,空载反电动势3次谐波幅值从11.87 V降为7.00 V,电机最高温度由62.8℃下降到57.9℃。提出的电机最高运行速度超过10000 r/min远高于传统电机(7200 r/min),验证该优化方法的有效性与电机的可行性。

变磁通记忆电机非线性模型与调磁电流脉冲轨迹优化研究

变磁通记忆电机(VFMM)克服了传统永磁同步电机(PMSM)气隙磁场不可调节、调速范围受限等缺点,可根据运行工况需求实时地在线调节气隙磁场,具有全域高效运行的优势。该文针对一台混联磁路型VFMM(HMC-VFMM)磁路复杂及非线性强等问题,研究非线性模型的建立及调磁电流脉冲轨迹的优化。首先,测试磁化曲线、电枢磁链特性与电感特性,建立VFMM的非线性模型,以实现电机特性的精确描述;其次,分析正弦型电流脉冲轨迹与所需电压变化特性,并基于此提出一种非对称电流脉冲轨迹与优化方案,在实现充去磁的同时,降低调磁过程产生的损耗;再次,为实现调磁电流的精确控制,基于上述非线性模型,提出一种基于实测参数的前馈电流控制器;最后,通过实验验证所提电流控制器的有效性以及理论分析的正确性。

专利名称:一种具有双相永磁磁路的变磁通高速电机结构

专利申请号:202310394103X公开号:CN116365743A申请日:2023-04-13公开日:2023-06-30申请人:淮阴工学院本发明公开一种具有双相永磁磁路的变磁通高速电机结构,包括定子、转子和转轴,定子由12个定子铁心单元、电枢绕组、磁化绕组及12组非稀土永磁单元组成,转子为凸极结构。定子铁心单元沿圆周等间隔均匀分布,相邻两个定子铁心单元间放置发卡电枢绕组。非稀土永磁单元包含两个长条形永磁块和一个开口朝径向外侧的U形永磁块,长条形永磁块-U形永磁块-长条形永磁块依次内嵌于定子铁心单元中对称放置,在非稀土永磁单元的径向内、外侧,分别在定子铁心单元内开有四个槽放置磁化绕组。本发明提出变磁通高速电机结构,具有大转矩工况和高速工况时双相永磁磁路特点,利用磁化电流的“磁场增强”作用,可满足两种不同工况时大转矩输出和高效率的特点。

机械变磁通永磁同步电机发展综述

机械变磁通永磁同步电机是利用机械传动方式实现磁场调节的一类新型永磁电机.通过引入机械调磁及机械变磁通永磁电机的概念,提出了几种典型拓扑结构的机械变磁通永磁同步电机,分析了新型电机的工作磁路与运行原理,并给出了各类电机综合特性的定性比较分析.结果表明,相对于其它几类机械变磁通永磁电机,转子错开式机械变磁通轴向磁场永磁同步电机拓扑结构具有弱磁效果较好、漏磁系数较小、效率较高和制造工艺较简单等优势.

变磁通轴向磁场永磁电机机械动力学分析与弱磁能力研究

对机械变磁通轴向磁场永磁电机（MVFAFPMEM）进行机械动力学与电磁场仿真分析,研究机械调磁装置的运动特性、角度调节能力及电机弱磁能力。基于机械系统动力学自动分析（ADAMS）虚拟样机技术,研究了不同转速下凸轮角加速度和弹簧形变情况,获得了转子错开角度随电机转速的变化规律;利用有限元方法计算了转子错开角度变化时的电机气隙磁场,研究了凸轮式机械调磁装置对电磁特性的影响。仿真结果表明,利用所设计的调磁装置,可使电机两转子间的错开角度在0°-21°范围内变化,弱磁能力较强。试验结果验证了理论与仿真分析的正确性,利用凸轮式机械调磁装置能够根据电机转速自动调节两转子间的相对位置,实现轴向磁场永磁电机气隙磁场强度的宽范围调节。

新型机械轴向变磁通永磁同步电机分析研究

为解决传统变磁通永磁电机在基速以上运行可靠性差和调磁困难的问题,提出一种附加机械调磁装置的新型轴向变磁通永磁同步电机。采用有限元法对电机运行于不同转速时的磁场分布进行分析,建立轴向变磁通永磁同步电机三维有限元仿真模型,获得了电机在不同转速下气隙磁密、绕组磁链及空载反电势、电感等电磁特性。分析结果表明:在基速以下时,机械调磁装置不动作,该电机能以大转矩运行;在基速以上时,机械装置相应动作,电机可在宽范围恒功率运行,调磁效果较好。通过制作样机和构建电机系统试验平台,验证了理论分析和设计的有效性。

恒、变磁通共铁心的自耦变压器的研制

针对相近电压等级电网互联时，自耦联络变压器效益系数太低设计难的问题，本文提出了一种恒、变磁通共铁心的自耦变压器设计方案，通过多种工况的三维电磁场仿真计算，求解了采用共铁心结构的自耦变压器在空载运行时的铁心主磁通分布、各绕组电压，以及短路时的各绕组电流、变压器短路阻抗等重要参数。仿真和估算结果基本吻合，证明了采用该结构的可行性。采用这种全新结构的变压器，能有效节省主材成本、降低空载损耗及减轻产品运输重量，而且由于简化了产品结构，更便于生产加工，提升了产品运行的安全可靠性。

一种变磁通移相自耦变压器阻抗计算方法的推导

本文分析了一种特殊类型的变磁通移相自耦变压器的原理,采用相对漏磁链法对该变压器的阻抗计算进行了分析,并推导出最终的阻抗计算方法和计算公式。

变磁通压电炉变压器一次绕组的电压分布和结构容量

分析了电炉变压器一次绕组在中性点调压和中部调压下各分接头电压分布情况，并结合实例给出了一次绕组各分接头间电压、各分接头对首端电压及一次绕组结构容量的计算方法。

轴向磁场变磁通永磁同步电机的优化分析

轴向磁场变磁通永磁同步电机(Axial Field Variable Flux Permanent Magnet Synchronous Machine,AFVFPMSM)是一种新型的盘式双转子电机。以一台三相AFVFPMSM为例,在介绍其结构特点、工作原理及基本尺寸方程的基础上,采用三维有限元分析软件中参数化扫略模块,综合考虑绕组磁链和感应电动势两个方面,对该电机主要结构参数,包括永磁体形状与厚度、气隙长度及绕组厚度进行优化。对AFVFPMSM的深入研究具有重要的实际应用价值。

变磁通记忆电机磁化特性分析

该文采用磁滞模型与有限元分析结合的方法分析变磁通记忆电机磁化性能。通过研究铝镍钴永磁材料磁化特性,建立一种新型的磁滞模型,可计算出施加任意直轴电流脉冲下铝镍钴永磁体的磁化曲线方程,并给出变磁通记忆电机充退磁有限元分析方法。基于磁滞模型和有限元仿真结合的方法,研究了充磁过程中电机的磁场分布,以及电枢电流和转子位置对铝镍钴永磁体磁通密度的影响,以减小电机的最大充磁电流及充磁时间,进而降低电机充磁损耗并获得最佳充磁性能。并在考虑铝镍钴永磁体磁化程度不均匀的情况下,计算了不同充磁电流作用后电机的空载反电动势、气隙磁通密度以及充退磁特性曲线,评估了变磁通记忆电机的磁化性能。最后设计并制作了一台样机进行了实验验证,实验结果与有限元分析结果较为吻合。

变磁通调压自耦变压器分析

介绍一种变磁通调压自耦变压器设计原理,通过原理分析提出变磁通调压自耦变压器与常规变压器相比存在的优缺点,供变电站选择变压器时参考。

变磁通调压电力变压器空载电流分析

叙述了公司一新产品(变磁通调压变压器)的空载电流在磁通密度小的情况下空载电流反而大的特殊情况。通过分析产品结构及进行各项试验,分析和研究了产生这一特殊现象的原因,并通过相应的试验验证结论的正确性,为新产品推广提供了有力的技术支持。

变磁通调压自耦变压器典型结构介绍及冲击性能分析

介绍了变磁通调压自耦变压器工作原理及关键技术参数,列举了5种变磁通调压自耦变压器典型结构。以单柱和旁柱激磁结构为例,对比介绍恒磁通、变磁通调压冲击性能。

单柱变磁通调压自耦变压器绝缘性能仿真分析

以一台250 MVA/500 kV单柱自耦变压器为例,介绍了变磁通调压工作原理、结构特点,进行了波过程、电场仿真计算,论证了变压器绝缘性能的可靠性。

基于深度学习的等值反磁通瞬变电磁数据反演

等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM)是一种新兴的地球物理勘探方法。它在城市和工程勘测中越来越受欢迎。本研究采用深度学习(DL)反演方法来解决等值反磁通瞬变电磁反演问题。首先我们创建了一个合成样本数据集,包括50,000个电阻率模型–OCTEM响应对组成的合成样本数据集,用于网络训练。采用流行的卷积神经网络架构U-Net和残差块(Res Net)来构建我们的深度学习反演模型OCTEM InvNet。实验反演实例表明,所提出的OCTEM InvNet能产生准确可靠的反演结果。OCTEM InvNet在重建地下电阻率结构方面表现较好,并能实现瞬时反演。

内蒙古克什克腾旗赛汉敖包铅锌矿区等值反磁通瞬变电磁试验研究

克什克腾旗-乌兰浩特是大兴安岭西南段一条重要的铁、铜、铅、锌、银、锡、钼多金属成矿带,赛汉敖包铅锌矿区位于该成矿带的西南端,是受断裂构造控制的中低温热液充填式铅锌多金属矿床。利用等值反磁通瞬变电磁系统,对已知主要矿体地段开展的地表垂向和坑道水平测深试验研究结果表明,电阻率反演结果对于表现为低阻特性的构造破碎带、矿化蚀变体、富水裂隙等有较好的反映,结合已有勘查成果分析及认识,圈定了6处与已知见矿地段及地层,不整合面相关的透镜体状中低阻凹陷或高低阻渐变异常带,为后续钻探部署提供了依据。

等值反磁通瞬变电磁法在矿山采空区隐蔽致灾水害勘查中的应用

等值反磁通瞬变电磁法具有抗干扰能力强、受场地限制小、分辨率高、不受高阻屏蔽、对低阻敏感等特点,广泛应用于工程勘查中。本次工作采用等值反磁通瞬变电磁法对地下富水采空区和导水裂隙、破碎带进行探测,取得了良好的效果,为矿山隐蔽致灾水害治理提供了参考。

等值反磁通瞬变电磁法在煤田采空区探测中的应用

煤田老窑采空区是煤矿安全生产的主要隐蔽致灾因素,瞬变电磁法具有成本低、效率高,且对低阻体敏感等特点,是煤矿采空区探测的常用方法。本文以新疆沙湾县小沟煤矿为研究对象,进行了中心回线装置和等值反磁通装置对比试验,最终采用等值反磁通瞬变电磁与工程地质钻探相结合的方法,基于已知采掘巷道充水的异常特征及钻探验证信息,建立了低阻异常识别标志,有效地圈定了煤田采空区。结果表明,在煤田采空区充水且埋深小于200 m的情况下,等值反磁通装置得到的异常幅度要比中心回线装置高3~5倍,对低阻异常体的灵敏度更高,发现异常的能力更强。应用等值反磁通瞬变电磁法可以查明采空区形态、厚度、埋深等特征,适用于干扰严重、地形复杂、建筑密集的矿山复杂环境。