非晶合金轴向永磁电机永磁体涡流损耗抑制措施研究

针对非晶合金轴向磁通永磁同步电机永磁体涡流损耗过高、轴向电机转子散热能力差、永磁体容易高温失磁的问题,对多项永磁体涡流损耗抑制措施进行了研究。以一台7 kW非晶合金轴向电机为例,建立了样机三维时步有限元模型,通过PWM空载实验对有限元损耗模型进行验证。针对永磁体涡流损耗,首先计算对比不同方向与数量下永磁体完全分块对损耗的抑制能力,而后提出通过不完全分块降低工艺难度,并最终给出了两套分块方案。其次研究了磁性槽楔对永磁体损耗的抑制作用,对槽楔不同相对磁导率下的气隙磁场进行了计算,对比永磁体涡流损耗随槽楔相对磁导率的变化情况,确定了槽楔最佳磁导率。

基于谐波注入算法的变频器驱动下PMSM损耗抑制方法

永磁同步电机(PMSM)在变频器驱动下运行时,受变频器所产生的含量较高的时间电流谐波影响,电机的损耗会大幅增加,这将严重影响到电机运行的安全性与稳定性,而通过对电机本体结构进行优化的传统方法所带来的损耗抑制效果有限,不足以解决问题。针对此,从电机的控制策略出发,提出了一种基于谐波注入算法的PMSM损耗抑制方法,通过对成分含量最高的5次、7次时间电流谐波进行抑制,来降低变频器驱动下电机的损耗。以场路耦合联合仿真模型为计算工具来验证算法的有效性,结果表明在加入谐波注入算法后电机的损耗降低了24.9%,所达到的效果较好,为电机的损耗抑制提供了一种参考。

高速电机系统电感对电磁损耗抑制效果的敏感度分析

高速永磁同步电机由于电磁气隙大、匝数少,自身的电枢电感较小,无法对电流时间谐波造成的电磁损耗进行有效抑制,通常需要串联电抗器运行。首先,采用解析法结合电机结构特点计算了电机的电枢电感;然后基于场路耦合仿真,分析串联电抗器增大系统电感的情况下,系统电感对电机电磁损耗抑制效果的敏感度。分析结果表明,转子涡流损耗对系统电感的变化最敏感,铜耗次之,铁耗最不敏感,当系统电感增大到一定值时,3种电磁损耗都不再随着系统电感的增加明显变化。通过实验验证了仿真结果的可靠性,为类似电机的设计和运行提供了参考。

布雷顿循环高速涡轮永磁同步发电机关键技术评述

高速永磁同步电机作为布雷顿循环发电系统的核心设备,通过其性能特性,实现高效的热能发电,降低碳排放和运营成本。然而,高速永磁同步电机在实际应用中面临着“三高”属性带来的特殊问题。本文系统分析了这些问题的成因,并提出了相应的关键技术,包括轴承设计、损耗抑制和热分析技术。这些技术可以帮助电机设计之初进行相应措施,提高高速永磁同步电机的耐用性和效率,确保其在布雷顿循环发电过程中安全、稳定地运行。

电动汽车用六相永磁容错电机的分析和设计

为需满足容错电机各相绕组间的电隔离、物理隔离、磁隔离、热隔离,设计分析、设计一种采用分数槽集中绕组的电动汽车用六相永磁同步容错电机。通过磁动势谐波分析,提出一种新的极槽配合方案以减小因采用集中绕组而带来的永磁体涡流损耗,同时降低了转子极对数,减小了定子铁心损耗。通过分析集中绕组电机产生转矩波动的原因,以及相间解耦后dq0变换下的电感矩阵,确定容错电机的转子设计形式。最后给出整体的电机设计方案和性能参数。

变电站穿墙套管板的电磁仿真及优化方法

针对现有变电站穿墙套管板存在的涡流损耗大、温升明显的问题,提出优化穿墙套管支撑板磁感应强度大小和均匀性的思路。在ANSYS软件中建立穿墙套管及其周围固定金具的电磁场仿真模型,分别研究穿墙套管板开槽及槽口尺寸、设置永磁体阵列等结构因素对其内部磁感应强度的影响,并结合仿真结果分析涡流损耗分布情况。研究结果表明:在穿墙套管板上开槽、设置永磁体阵列对其内部的磁感应强度具有较强的抑制性能;对于所建模型,槽体数量为4,槽口大小为5 mm,并设置永磁体阵列时,抑制效果最佳。

新能源汽车高速电机定子换位绕组优化设计

针对新能源汽车发卡绕组永磁电机在高速运行时绕组交流损耗过高的问题,以6极54槽内置式永磁同步电机为研究对象,开展了低绕组交流损耗换位绕组技术研究。首先,基于槽内绕组交流损耗分布特征,提出了对靠近槽口处的导体进行端部扭转换位的方法。对比绕组槽内换位的方式,证明了端部扭转换位方法可实现对绕组交流损耗的有效抑制。其次,研究了槽型尺寸及导体尺寸参数等对于换位绕组交流损耗的影响规律,确定了换位绕组优化方案。最后,利用有限元(FEA)法,综合对比换位绕组与原发卡绕组的效率分布特性与整车循环工况效率。研究表明,换位绕组方案在不影响循环工况(CLTC)效率的前提下,显著降低了电机高速区的交流损耗问题,为解决新能源汽车高速电机绕组交流损耗问题提供了方向。

紧凑型托卡马克极向场磁体涡流损耗计算研究

采用商业化有限元计算软件COMSOL,针对紧凑型托卡马克实验装置理论样机中的极向场磁体金属结构件进行涡流仿真。通过偏微分方程(PDE)接口,解决了内置的磁场(MF)接口在暂态涡流仿真过程中无法设置内部接触边界绝缘的问题,并大大降低了计算时间。通过对金属结构件涡流特性的研究,提出两种涡流抑制方法:更换材料与开槽,并讨论了这两种方法对涡流损耗的抑制效果。结果表明,开断槽对涡流损耗的抑制效果尤为显著。