基于径向气隙磁密和定子电流的永磁同步电机均匀退磁故障诊断研究

该文提出一种基于径向气隙磁密和定子电流的永磁同步电机均匀退磁故障诊断方法。首先,建立电机的d轴等效磁路模型,分析均匀退磁故障后径向气隙磁密的变化规律;然后,获取电机的径向气隙磁密和定子电流信号,对各极下径向气隙磁密幅值进行归一化处理,并绘制雷达图,根据雷达图和比较相同定子电流幅值下健康电机和故障电机的各极下径向气隙磁密幅值的平均值,来诊断均匀退磁故障;利用空载各极下径向气隙磁密幅值的平均值计算故障程度。最后,仿真和实验结果均验证所提均匀退磁故障诊断方法的有效性。

极靴式永磁同步电机径向气隙磁密分析

针对表贴式永磁同步电机空载径向气隙磁密波形正弦性差,加工复杂结构的永磁钢导致电机成本提高的问题,提出一种表贴式矩形永磁钢加装极靴的新型磁极结构。以标量磁位法为基础,建立了加装极靴后的空载径向气隙磁密解析模型,以一台18极54槽外转子永磁电机为例,通过有限元法验证了解析模型的正确性。此外,基于解析模型研究极靴结构参数对径向气隙磁密的影响规律,获得最优参数匹配。结果表明,加装极靴的永磁同步电机径向磁密幅值和波形正弦化程度明显提高。

极靴参数对永磁无刷直流电机径向磁密的影响

针对永磁无刷直流电机难以产生理想矩形波的空载径向气隙磁密,以及不规则永磁钢的生产易造成材料浪费等问题,设计出一种在传统矩形永磁钢表面加装凹圆弧极靴的方法。推导出加装极靴后的空载径向气隙磁密解析表达式,分析影响因素,并以优化径向磁密波形矩形化为目标,利用有限元分析软件,研究极靴影响参数对18极54槽外转子永磁无刷直流电机径向磁密波形以及空载漏磁系数的影响规律,得到最优参数匹配。仿真结果表明,凹圆弧极靴能够有效提高空载径向气隙磁密波形矩形化程度,改善电机输出性能。

感应电机混合偏心情况下径向电磁激振力的研究

为了分析感应电机在混合偏心情况下气隙磁密与径向电磁激振力的分布情况,本文以一台笼型感应电机为例,采用解析法分析了在混合偏心情况下径向气隙磁密的极对数、频率和幅值,并且通过分析各次磁密谐波之间的相互作用得到了径向电磁激振力的阶次以及幅值的表达式。利用时步有限元仿真的方法,获得了气隙磁密与径向电磁激振力的时空分布情况,并结合二维傅里叶分解方法,求得了径向磁密与径向电磁力的时空频谱,从而解决了感应电机在混合偏心情况下径向电磁激振力求解的问题。文中的计算方法可应用于进一步的混合偏心振动与噪声的分析计算。

基于槽极比选择的切向永磁同步电机永磁体涡流损耗抑制措施

为抑制切向永磁同步电机的永磁体涡流损耗,基于麦克斯韦方程和本构方程,对永磁体形状进行近似假设,构建了永磁体涡流损耗的估算模型。使用一种基于卡特系数概念的磁导函数来估算由于定子开槽引起的槽下磁感应强度变化。基于五台槽极比分别为1.05、1.20、1.30、2.40和3.60的电机设计方案对理论分析结论进行了验证。在负载电流和两倍负载电流下,分析永磁体损耗,得到了每台电机的径向气隙磁密曲线及其谐波含量。考虑到增加槽极比对定子铁耗和永磁体涡流损耗的削弱效果,给出了电机槽极比选择策略。研究结果表明,增加槽极比能减弱定子槽下磁感应强度变化,从而抑制气隙磁场中低次谐波含量,减小永磁体涡流损耗,使电机运行更加可靠,但也会引入更多高次谐波,从而增加定子铁耗。

对转结构永磁无刷直流电机的Simulink建模

反电势波形函数是永磁无刷直流电机建模的关键。本文针对对转结构永磁无刷直流电动机的反电势波形函数提出了一种计及齿槽效应影响的精确处理方法,即气隙径向磁密函数法。应用此方法建立了对转结构永磁无刷直流电机的Simulink模型,将仿真结果与有限元软件Maxwell的分析结果进行了比对。结果表明该方法可以提高系统模型的仿真精确性,为对转结构永磁无刷直流电机的性能和控制策略研究提供了基础。

Halbach永磁伺服电机结构研究及优化设计

在分析Halbach电机结构及磁场特性的基础上,对三种Halbach结构永磁伺服电机性能进行了对比研究,并对极间隔断Halbach永磁伺服电机在气隙长度、磁体厚度、磁体块数、磁极配比对径向气隙磁场的影响进行研究,以找出结构尺寸对电机性能影响的一般规律。提出了两种新型Halbach电机改进结构,并对性能进行了仿真研究,最后确定了优化的Halbach电机结构。

永磁伺服电机结构研究及优化设计

本文从永磁体厚度、极弧系数、气隙长度、槽口宽、磁极偏心距、定转子套筒和转子空心七个方面对影响电机径向气隙磁密的因素进行了研究,总结出了一般规律。将某永磁同步电机作为原型电机,根据此规律提出了5种改进设计方案,并应用有限元方法对方案进行了比较分析,证明了改进的有效性。

采用转子开槽的内置永磁电机噪声抑制

为削弱永磁同步电机的振动噪声,提出在转子表面开弧形槽的方法。针对V型内置式永磁电机,根据电磁力计算公式计算其频率倍数、空间阶次,并使用JMAG软件建立二维有限元模型。通过齿槽转矩和径向电磁力的仿真结果确定转子表面槽的最佳尺寸,并对比分析有无开槽情况下径向气隙磁密、齿槽转矩、振动加速度和噪声特性。结果表明开槽会削弱电磁力,减小齿槽转矩和高次谐波,降低振动与噪声。

球磨机振动仿真及分析

球磨机作为石油化工企业的关键耗能设备,在国民经济中占据核心地位。其采用的永磁直驱系统显著提升了运行效率,并在节能方面取得显著成效。然而,转子与辊筒的一体设计使得偏心等机械问题复杂且突出,同时定转子间缺乏支撑结构,气隙均匀度难以保证,导致转子偏心风险增加,加剧球磨机振动。聚焦于球磨机永磁同步电机的电磁力研究,通过计算径向气隙磁密和电磁力密度,并仿真不同偏心状态下的振动加速度,探究了抑制偏心和减振的方法。本研究旨在为球磨机的稳定运行提供理论和技术支持,以期降低能耗、提升效率,并减少机械故障。