轴径向静态偏心故障下外转子永磁发电机电磁转矩特性分析

对外转子永磁发电机轴径向静态偏心故障下的电磁转矩特性进行了理论解析、仿真计算和实验验证。首先,在考虑齿槽效应影响条件下,引入磁导修正系数ε(θ),推导出轴径向静态偏心前后气隙磁密表达式,并考虑绕组分布情况,构建一种新型的永磁发电机轴径向静态偏心故障下相电流数学模型,在此基础上得到轴径向偏心下电磁转矩解析表达式。其次,通过有限元仿真计算得到外转子永磁发电机轴径向静态偏心下的电磁转矩波动特性。最后,在一台外转子永磁发电机上通过故障模拟实验实例印证了解析分析和仿真计算结果。结果表明:相较于正常情况,径向偏心时,电磁转矩以直流、二倍频、四倍频成分为主,随着偏心程度的加剧,电磁转矩的直流、二倍频、四倍频成分幅值将随着增大;轴向偏心时,电磁转矩谐波成分不变,随着偏心程度的加剧,各谐波成分幅值将随着减小。对外转子永磁发电机气隙偏心故障分析的一个重要补充,对此类问题的现场检测和鉴定具有参考价值。

采用改进遗传算法优化LS-SVM逆系统的外转子无铁心无轴承永磁同步发电机解耦控制

为了实现外转子无铁心无轴承永磁同步发电机(outer rotor coreless bearingless permanent magnet synchronous generator,ORC-BPMSG)的精确控制,提出一种基于改进遗传算法(improved genetic algorithm,IGA)优化最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LS-SVM)逆系统的解耦控制策略。首先,基于ORC-BPMSG的结构及工作原理,推导其数学模型,并分析其可逆性。其次,建立LS-SVM回归方程,并采用IGA优化LS-SVM的性能参数,从而训练得到逆系统。然后,将逆系统与原系统串接,形成伪线性系统,实现了ORC-BPMSG的线性化和解耦。最后,将提出的控制方法与传统LS-SVM逆系统控制方法进行对比仿真和实验。仿真和实验结果表明:所提出的控制策略可以较好地实现ORC-BPMSG输出电压和悬浮力、以及悬浮力之间的解耦控制。

整体式外转子潜油永磁电机电磁振动分析

整体式潜油永磁同步电机螺杆泵机组,不同于传统分体式结构,永磁电机内部空间紧凑、结构复杂,易因电磁振动导致机组共振损坏。基于整体式机组电磁方案,开展电机空载、负载气隙磁场及电磁力分析,对定、转子及定转子装配进行模态分析,验证电机在电磁激振力作用下发生共振概率较低。可为该新型人工举升采油装备的研制提供设计依据,加速我国高致密油田水平井的开采进度。

双风冷外转子永磁同步电机不同动密封结构的传热特性

为加强基于定转子双风冷外转子永磁同步电机内部小间隙处密封性的同时保障间隙的散热性,在考虑旋转因素下,利用计算流体力学的方法对电机小间隙处不同迷宫密封结构在不同工况下的流场和传热特性进行数值模拟,通过对间隙处压力、速度的分析,探讨上下间隙处不同迷宫密封结构对电机整体密封性能以及定子侧壁面散热性的影响,并使用泄漏量和努塞尔数作为评价因子对其密封性能和散热性进行评估。结果表明:轴流风扇工况为吸风时更有利于提升电机密封性并同时保障间隙处散热性;在上下定转子间隙处添加迷宫密封的方式可以有效提高电机在双风冷系统下的密封性,且上下间隙处密封结构的压降总和越大,泄漏量越小;间隙处定子侧壁面的平均努塞尔数因迷宫密封的添加会有所下降,并且当来流温度低于壁温时其下降程度随密封结构阻流效果的增大而增大,高于壁温时随密封结构阻流效果、凹槽漩涡强度的减小而增大;相较于无密封结构,定子侧双凹槽结构在提高电机整体密封性的同时有效保障了间隙的散热性,研究结果为外转子永磁同步电机内部间隙处密封和散热结构的设计提供了参考。

空调机组外转子轴流风机异音分析

针对一起地铁车辆空调机组用外转子轴流风机轴承异音和卡滞故障,根据故障现象对电机进行了拆解和分析,找到了故障原因,并提出了改进措施。

基于改进型LADRC的皮带机外转子永磁直驱调速控制策略的研究

煤矿皮带机外转子永磁直驱控制系统中的传统的PI控制器易受到外界扰动的影响,会存在启动电机转速超调以及在随机负载扰动下电机转速和转矩脉动较大等问题,本文对转速环进行改进,通过将转速和q轴电流引入自抗扰控制器,设计滑模负载转矩观测器与线性自抗扰控制器协同控制,来观测随机负载的扰动,并对i_(q)^(*)做出相应的补偿,能进一步提高自抗扰控制策略的抗扰动能力。为了模拟实际工况,在随机负载条件下用Matlab/Simulink对控制策略进行仿真分析,结果表明所改进的控制策略能使皮带机实现良好的“s”型启动特性,相比较PI控制,能有效抑制电机转速超调、有效降低随机负载变化对转速和转矩脉动的影响,提高了皮带运输机在复杂的工况下的稳定性和可靠性。

自抗扰控制的永磁外转子提升机矢量控制策略

针对永磁外转子提升机调速系统中负载参数变化和扰动不定等因素的影响,给出一种自抗扰控制与惯量辨识相结合的永磁外转子提升机矢量控制方法。设计了基于卡尔曼观测器的最小二乘法的转动惯量辨识算法,根据辨识的负载转动惯量参数与速度环自抗扰控制,适时调整自抗扰控制策略中的补偿因子参数。结果表明,自抗扰控制优于PI控制,加入惯量辨识的自抗扰控制使系统鲁棒性得到进一步增强,解决了因转动惯量变化而补偿因子不适应的问题,提高了自抗扰控制对负载扰动的抗干扰能力。

六极外转子径向混合磁轴承转子位移自检测

为了解决六极混合磁轴承位移传感器体积大、成本高的问题,提出了一种改进粒子群优化算法最小二乘支持向量机的位移估计方法.首先,介绍六极外转子径向混合磁轴承的结构和工作原理,并推导其径向悬浮力的数学模型.其次,将改进的粒子群算法的惯性权重改变,以实现更快的迭代,并建立了基于最小二乘支持向量机的预测模型,根据改进的粒子群算法优化的参数对预测模型进行了仿真和验证,并比较了改进的粒子群算法和粒子群算法的预测值.最后,进行了静态悬浮实验、动态悬浮实验、扰动实验,验证了该位移估计方法的鲁棒性和稳定性.

外转子永磁轮毂电机双区域冷却结构优化研究

为解决外转子轮毂电机永磁体与控制单元冷却不足的问题,根据电机旋转特点,本文提出以下冷却结构优化方案:(1)在电机端面增设带有反向整流板的通风口,并与电机部件间隙形成流动空气散热通道;(2)改进现有液冷通道。为细化冷却方案,通过电机强度分析确定通风口的数量、宽度和弧长;基于田口方法的因素-水平配置和正交实验,探索整流板高度、宽度及倾角与通风口参数的最优匹配;构建整流板导气模型,计算通风口气体流量和速度作为正交配置评判依据。电机剖面温度场对比表明:优化后的冷却结构散热效率明显提升,永磁体、控制单元及定子机架的最高温度显著降低且保持稳定,满足使用要求。该研究对外转子轮毂电机冷却结构优化具有借鉴意义。

外转子永磁电机装配工艺探讨

针对外转子永磁电机(含EC、DC外转子永磁同步电机、直流无刷电机)装配过程磁力干扰问题和电机运转时轴承蠕变问题,本文分析了轴向磁拉力和单边磁拉力的作用,从实践角度提出了轴与轴承过盈配合的两类设计结构形态和相应装配工装及量产实现的工艺方法,对提高外转子永磁电机装配可靠性提供有益的思路。

防爆型外转子三相异步电动机防爆结构设计

通过对防爆型外转子三相异步电动机的防爆结构设计,壳体厚度的计算,确定了防爆接合面的基本参数,并经过型式试验判定,该设计合理满足防爆性能要求,该技术可推广应用。

某型轮毂外转子永磁电机定转子合装工装的设计

针对某型轮毂外转子永磁电机的特殊结构,分析了电机定转子合装工艺的难点,并提出了相应的解决方案。设计了一种定转子合装工装,通过现场样机组装及试验验证了方案的可行性。

JKN-3×2.2P缠绕式永磁外转子提升机动力学特性研究

以JKN-3×2.2P缠绕式永磁外转子提升机为例,采用有限元分析方法对其动力学特性进行了分析。该方法首先将提升机参数输入到SimulationX软件,利用软件自动生成提升机的有限元模型;然后,基于该模型,分析了提升机在全过程运行中的动态特性、钢丝绳的动态张力以及不同转速和转矩条件下的功率水平。通过研究提升机的动力学特点,为提升机的结构设计和优化提供了支持,并确认该方法具有一定的应用价值。

外转子轮毂电机电磁场-温度场的耦合求解分析

采用有限元法对额定功率为8.5,kW的外转子永磁同步轮毂电机进行了电磁场-温度场的耦合仿真计算,研究了电机的发热以及电机内温度场分布情况,并对电机槽绝缘厚度和定子轭高度对电机温度场变化的影响做了定量分析.结果表明:当电机槽绝缘厚度降低到0.20,mm、定子轭高度增加5,mm时,电机温升问题得到了很好的改善,符合绝缘条件的要求.

桥式起重机用细长型外转子永磁电机的研究设计

传统桥式起重机传动系统由电机、联轴器、减速机、卷筒组成,传动系统复杂,噪声大,抗冲击能力差。针对细长型外转子永磁的设计进行研究,结合桥式起重机运行特点,提出电机的结构形式及运行特性曲线,着重研究极槽配合、气隙长度、漏磁系数等参数对细长型永磁电机设计的影响,实现电机与卷筒一体化,使传动系统体积小、结构简单、噪声低、可控性强、节电、节材;同时,对于外转子永磁电机的温度场和电磁场进行了分析计算。通过30t桥式起重机的现场运行与测试,证明了研究设计方法的正确性以及在起重机上应用的可行性。

基于Maxwell的外转子无刷直流电动机分析与设计

为配套中央空调外部风机,设计了一款910 r/min、9槽10极三相无刷直流电动机,从电动机结构、永磁材料、磁体结构等方面分析了外转子永磁无刷直流电机的设计要求。利用Ansys/Maxwell建立了该电动机的二维有限元仿真模型,并对性能进行了仿真,最后进行了试制、调试及试验。结果表明:外转子永磁无刷直流电动机驱动风机,性能良好,验证了软件仿真的准确性。

新型外转子Halbach永磁阵列定子无铁心电机设计与分析

具有气隙磁密正弦、磁密高等优点的halbach阵列永磁外转子电机应用于飞轮储能系统的电动/发电机可以有效提升系统集成度,简化系统结构,提高系统功率密度。本文研究分析新型外转子halbach永磁阵列定子无铁心电机的转子结构和定子绕组设计方法;通过有限元方法分析了磁场分布和定子绕组损耗;研究定子绕组区域磁场分布变化特征,采用每匝绕组线圈内部导体换位技术有效抑制线圈导体内部之间的环流;最后,通过场路耦合方法分析定子绕组电流对转子永磁体涡流损耗影响。本文优化设计的200k W外转子halbach永磁阵列定子无铁心电机的机电能量转化效率高达99%以上。

新型外转子雷达稳定平台的动态特性分析与优化

光电雷达稳定平台可以隔离船摇,使负载雷达保持惯性空间稳定,是使用雷达时的重要部件。运用Pro-E软件对新型基于外转子的光电雷达稳定平台进行了三维实体建模,进行合理简化后,进入Ansys软件建立有限元模型。应用有限元理论和Ansys软件对该平台进行了模态分析,得到稳定平台前8阶模态的固有频率和振型。其中对比了不同网格,不同材料产生的不同模态,对同类分析提供了参考,也为此稳定平台的设计优化提供依据,提出了改善该平台结构动态性能的措施。

电动汽车用外转子轮毂电机的设计研究

针对应用于电动汽车智能车轮的轮毂系统,开发设计出新一代一体化轮毂电机。根据设计需求给出了外转子轮毂电机的总体设计方案,对其主要尺寸以及整体电磁结构进行分析计算。采用Ansoft软件对磁化方向长度、极弧系数、气隙长度以及定子叠高等影响因素进行分析研究,以提高电机的输出性能。最后对样机进行了计算和试验测试,设计结果与实验结果相符,表明了设计分析的正确性。

起重机用外转子PMSM全域三维瞬态温度场数值计算与分析

本文提出了一种新型起重机用外转子永磁同步电机(PMSM),并建立起重机用PMSM的三维温度场数学模型;基于传热学理论基础,通过有限元法建立了在特殊结构下起重机用PMSM的三维瞬态温度场数学模型,给出求解区域内的基本假设及相应的边界条件,确定了电机各部分的导热系数及各表面的散热系数;根据电磁场计算,得出了电机的定子铁心损耗、绕组铜耗、转子涡流损耗与机械损耗等的热源分布;以采用S3工作制负载持续率40%的低速大转矩外转子起重机用PMSM为例,本电机在每10分钟内运行4分钟,停机或断能6分钟。运用有限元法对电机三维温度场进行了计算,分析了静态温度场参数化计算、瞬态温度场计算对电机温度场准确性的影响。通过样机试验与计算结果的对比,证明瞬态热源时变加载的科学性,并为特殊工况电机的温度场计算提供了参考依据。