高速异步实心转子电机通风系统数值模拟分析

采用FLUENT CFD分析软件,对不同的轴向分段多流式定子结构进行了热流耦合温度场模拟分析。研究结果表明,适当调整定子铁心段长度分布能够有效降低实心转子温度。该研究成果对高速异步实心转子电机的通风系统设计提供了一定的参考。

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。

基于二维解析法的光滑表面实心转子感应电机附加损耗的研究

在普通异步电机中,由于附加损耗数值较小,通常按总功率的5%粗略估算。在实心转子感应电机中,附加损耗中的表面涡流损耗数值远大于普通笼型感应电机,不但成为实心转子感应电机附加损耗的主要部分,而且是造成这种电机效率低、电机过热的重要原因,限制了该类电机的应用和发展。文中运用二维解析法及坡印亭定理对实心转子的表面涡流损耗进行了计算,与试验结果比较显示,理论计算在小转差范围(0～0.2)内取得了与实际较为一致的结果,并分析了大转差下产生偏差的原因。在小转差(s=0.107)运行状态,对定子槽口宽度变化和气隙长度变化对转子表面涡流损耗影响进行仿真计算。结果表明,改变槽口宽度对该种电机转子的表面涡流损耗影响不明显,随着气隙长度的增加,附加损耗曲线分为快速下降,缓慢下降两段。在曲线缓慢下降段综合考虑选取气隙长度是合适的。

转子材料和气隙对实心转子直线弧形感应电机性能影响

做直线运动、旋转运动或螺旋运动的两自由度直驱电机在机械工具、机器人等领域有广阔的应用前景。研究了一种两自由度直驱感应电机的旋转运动部分的转子导电材料和气隙对电机性能的影响,采用传统电磁设计理论和有限元相结合的方法确定实心转子弧形感应电机的参数,并且提出了设计过程中的两个关键因素,分析了转子材料和气隙厚度对实心转子弧形感应电机性能的影响。通过应用不同转子导电层材料和气隙厚度进行计算机仿真,得到在空载及负载条件下运行的转速曲线和转子损耗曲线。结果表明:在使用钢铜复合次级材料时转速波动较小,转子损耗较小;在一定范围内,气隙厚度越大,电机的转速波动越小,转子损耗越小。

大小极环形绕组实心转子感应电机工作机理及电磁特性分析

为了拓宽感应电机的调速范围,提出一种大小极环形绕组实心转子感应电机(LSPTWSRIM)。介绍了LSP-TWSRIM的结构,研究了其工作机理,并给出了其设计参数。建立了二维有限元模型,并分析了不同工况下LSP-TWSRIM的电磁特性(包括定子电流、气隙磁通密度、转速和转矩)。设计并制造了一台LSP-TWSRIM样机,并进行了实验,通过对比仿真和实验结果证明了LSP-TWSRIM的工作机理和电磁特性的正确性。

笼型实心转子屏蔽感应电机电磁场及参数研究(二):二维多层电磁场模型及其解析计算

对于笼型实心转子屏蔽感应电机(CSRIM),由于其转子结构的复杂性,关于其参数及运行性能的计算方法还较为简陋。该文将二维多层电磁场理论引入到CSRIM电磁场解析计算中,并建立具有N层各向异性媒质的CSRIM通用电磁场解析模型。然后,利用坡印廷矢量及波阻抗法计算得到了电机转子反映到定子绕组侧的等效阻抗参数并对其表达式进行简化。最后,将所得的CSRIM转子等效阻抗参数表达式应用于一台模拟样机的转子等效参数计算上,并与传统参数计算法以及有限元计算结果进行对比验证。

笼型实心转子屏蔽感应电机电磁场及参数研究(三):实用等效电路及其参数的推导

以笼型实心转子屏蔽感应电机(CSRIM)二维多层电磁场模型为基础,首先将电机转子侧等效电路按照不同媒质、不同结构分为多个并联支路,对各支路的等效电路参数进行电磁场解析求解;其次,利用磁路解析法对各个支路之间的耦合互感进行详细的解析推导,以评估各支路间的耦合情况;然后,对各支路阻抗及互感抗参数进行分析对比,以期简化得到适用于CSRIM正常负载工况下运行性能计算的实用等效电路;最后,将分析所得的实用等效电路及其参数应用于一台模拟样机性能分析。

笼型实心转子屏蔽感应电机电磁场及参数研究(四):等效电路参数有限元计算法及验证

该文利用时谐电磁场有限元法对笼型实心转子屏蔽感应电机电磁场进行分析研究,根据冻结磁导率法、傅里叶分析法、矢量图法分析得到了定子侧等效阻抗参数提取法;利用坡印廷矢量法求解得到了适用于多种复杂转子结构的感应电机的等效电路参数分析法。将该方法计算得到的等效阻抗参数代入几种典型转子结构感应电机的等效电路进行计算。其中,笼型实心转子屏蔽感应电机(CSRIM)采用文献[1]建立的简化等效电路模型以及文献[2]提出的实用等效电路模型。最后,将计算结果与有限元电磁场计算结果、样机实测结果进行了对比验证。

基于子域分析模型的实心转子感应电机磁场解析

子域分析技术作为一种简捷高效的磁场解析方法,已在电机恒定磁场解析领域获得广泛应用。该文以实心转子感应电机为例,将子域分析技术拓展到电机磁准静态场解析领域。在二维极坐标平面内,将实心转子感应电机求解区域划分为定子槽子域、气隙子域和实心转子子域,从而在复频域建立考虑定子开槽影响的实心转子感应电机精确子域解析模型。该解析模型着重求解实心转子子域的偏微分方程,根据运行方式的不同,分别给出同步运行和异步运行两种工况下的解析表达式。在解析计算结果的基础上,根据磁链法计算实心转子感应电机的运算电感。最后,通过二维时谐有限元分析验证了解析模型的准确性。

双定子实心转子盘式异步飞轮电机新型等效电路模型分析

双定子实心转子盘式异步飞轮电机具有可高速运行、可靠性高、结构简单、成本低等优点,可作为低成本的飞轮储能系统中电动/发电机用。该电机的等效电路模型与参数对于性能分析、推导控制策略至关重要。针对该电机的结构特点,根据实心转子内磁场分布规律,采用分环分层法以及表面阻抗理论推导了一种新型等效电路模型,该新型等效电路模型相比于传统T型等效电路模型,考虑了双定子绕组间耦合关系对性能的影响,具有更高的精确度。设计了一台5kW,7100r/min的原理样机,验证所提新型等效电路模型的正确性与有效性。