大中型卧式电机轴向模态的分析研究

在一些大中型卧式电机轴向振动案例中,发现电机在静止与运行状态下的轴向模态存在较大区别。通过东华动态信号采集仪DH5927N对三台不同型号大中型卧式电机进行轴向模态试验,得出电机在静止状态与运行状态下的轴向固有频率,找到电机轴向模态与运行状态之间的规律;基于模态试验结果对其中一台电机的有限元模型进行模态参数修正,通过ANSYS软件进行有限元模态分析,并给出了两种调整电机轴向模态的方法。

滑动轴承电机轴向振动超标诊断与处理技术应用

电机振动问题产生的原因和预防都是一种综合性的、复杂性的,所以在进行分析和处理振动问题的时候,必须要对每一个环节对振动的影响进行分析,理清其原因和造成的危害,在确定其特点之后,再对症处理。运用频谱分析技术、模态分析技术,并与现场动平衡相结合,对电机轴向振动的原因进行了有效地查找。在对电机的轴向振动进行了分析之后,对该电动机的滑动轴承所发生的故障以及产生的原因进行了分析,并对其进行了处理,为解决电机振动问题提供了一种强有力的方法。

YASA轴向磁通永磁电机定子槽漏感计算

定子槽漏感是定子无轭模块化(yokeless and segmented,YASA)轴向磁通永磁电机电感的主要分量,会降低电机的功率因数和最大输出转矩。该文提出定子槽内微小单元磁场能量法计算YASA电机的定子槽漏感,通过建立计及铁心饱和影响的二维等效磁网络模型准确计算槽内微小单元储存的磁场能量,进而计算定子槽漏感。基于所提出的方法,进一步研究定子结构参数以及极槽配合对YASA电机定子槽漏感的影响规律。有限元仿真和实验结果表明,该文所提出的YASA电机定子槽漏感计算方法的可行性和准确性。

聚磁式转子轴向磁齿轮复合电机的有限元分析

在系统介绍轴向磁齿轮复合电机基本工作原理的基础上,提出了一种具有聚磁式转子的轴向磁齿轮复合电机。采用有限元分析方法对复合电机的电磁性能进行了三维数值仿真分析,验证了电机结构的合理性,并详细分析了聚磁式转子结构参数对电机输出转矩与轴向磁拉力的影响,得出转子参数对转子两侧圆周和轴向磁拉力的影响相似,为后续的试验研究提供了理论参考。

轴向磁通永磁电机混合冷却结构设计与分析

针对轴向磁通永磁电机损耗大和散热困难的问题,提出了风冷结构和混合冷却结构,其中混合冷却结构由端盖风冷结构和定子水冷结构组成。建立了电机的三维模型,采用流固耦合法对电机进行仿真分析,通过对比两种冷却结构的冷却效果,选择了混合冷却结构作为电机的冷却系统。通过仿真分析了流速对电机温升的影响,并根据仿真结果确定了混合冷却结构最佳的入口风速以及水速,证明了混合冷却结构的有效性,为轴向磁通永磁电机的冷却系统设计提供了一定的参考。

周向散热的非晶合金轴向磁通电机温度场研究

合适的冷却结构能够保证电机安全运行的同时,也能够简化电机设计。为有效控制无轭定子结构的轴向磁通电机的整体温升,提升其散热能力,基于非晶合金电机低损耗的特点,提出了一种在机壳上集成周向式散热叶片的外转子散热结构。通过流固耦合的方法,对该结构下的电机进行了温度场的分析,验证了该方案的可行性。对一台额定功率为20 kW的轴向磁通电机进行温升实验,实验结果证明了该散热结构的有效性。

轴向磁通永磁电机冷却结构设计与温度场分析

为解决轴向磁通永磁电机散热难题,通过降低永磁体涡流损耗并采用水冷方式来限制电机温升。以一台25 kW、3000 r/min轴向磁通永磁电机为研究对象,分析永磁体分块对永磁体涡流的影响,确定永磁体分5段为综合最佳方案。设计两种水冷结构,分别是轴向内外螺旋水道和轴向内外U形水道。通过建立电机温度场分析模型,进行流固耦合的仿真计算,对比两种水冷结构的冷却效果,结果表明,U形结构冷却效果优于螺旋结构。

轴向磁通切换永磁电机研究进展综述

轴向磁通切换永磁电机(ASFPM)结合了轴向磁通永磁电机与磁通切换电机的特征,凭借其轴向长度短、结构紧凑、功率高、转矩密度高、散热方便等优势,在电动汽车、电动飞机、风力发电等领域广泛应用。介绍了ASFPM电机典型拓扑结构,在电机设计与分析方法、齿槽转矩抑制技术、损耗与热性能分析与优化、控制技术、应用分析等方面对国内外研究现状及进展进行综述,并对该类电机当前的应用情况进行整理。基于ASFPM电机的研究现状,对未来的研究方向进行了探讨。

表贴式轴向磁通电机梯形削极分段结构研究

采用多极少槽结构和分数槽集中绕组可有效提高轴向磁通永磁(AFPM)电机的转矩密度,但磁动势谐波含量较大、频率较高,会引起永磁体涡流损耗增大和温度升高。通过优化表贴式轴向磁通永磁电机的永磁体结构可有效降低永磁体涡流损耗并抑制转矩波动,因此提出梯形削极分段结构。首先,基于精确子域法分别建立不同永磁体结构的解析模型。其次,通过解析模型和三维有限元模型对不同永磁体结构的气隙磁密、输出转矩和涡流损耗进行分析对比。然后,通过研究永磁体分段对永磁体涡流损耗的影响,确定梯形削极分段结构的参数。最后,制造一台样机并进行实验,实验结果证明,梯形削极分段结构可有效降低永磁体涡流损耗并且改善轴向磁通永磁电机输出性能。

轴向磁场永磁同步电机耦合故障特征分析

轴向磁场永磁同步电机在潮湿、高温和振动的环境长时间运转,容易出现匝间短路和永磁体退磁耦合故障。为了实现对耦合故障产生的信号进行特征分析。首先从电机工作原理入手,建立了电机三维有限元模型,并通过对比实验数据和仿真结果,确定了所建电机模型和实际电机相符合。然后结合simplorer实现了有限元模型对匝间短路故障、永磁体退磁故障和耦合故障的模拟。最后,对比了不同故障状态下电机模型的电磁转矩、感应电势和故障相电流等特征量,并分析了特征量各阶次谐波含量的变化。研究结果确定了有效区分单一匝间短路故障、单一永磁体退磁故障和耦合故障的特征量分别为感应电势分数次谐波含量和故障相电流出现的周期为极对数的电流脉动,为该类电机故障特征分析提供一定的参考依据。

轴向磁场电机永磁体空载涡流损耗减小方法对比研究

减少轴向磁场电机永磁体空载涡流损耗的方法主要有:减小定子槽开口宽度、增大气隙长度、永磁体分块、使用屏蔽层和磁性槽楔等。基于轴向磁场电机的简化二维分析模型,分析了减小定子槽开口宽度和增大气隙长度、使用屏蔽层和磁性槽楔降低空载涡流损耗的效果。通过三维电磁场仿真,研究了永磁体不同分块方式对减少空载涡流损耗的效果。研究结果表明,减小定子槽开口宽度的效果最佳;虽然增加气隙长度可以显著减小涡流损耗,但永磁体用量迅速增加;永磁体分块减小涡流效果较好,且周向分块方式最好;屏蔽层起反作用;使用分段磁性槽楔效果比减小定子槽开口宽度稍微差一点,但加工难度要低些。

基于转子永磁分段优化的轴向磁通永磁电机涡流损耗分析与试验

轴向磁通永磁电机永磁体中的涡流损耗将使转子温度升高,致使永磁体产生不可逆退磁风险,影响电机的正常运行。该文推导了轴向磁通永磁电机永磁体涡流损耗的数学模型,分析得到永磁体表面涡流路径长度及永磁体表面积对涡流损耗的影响规律;结合理论分析,在永磁体完全分段的基础上,提出了三种永磁体部分分段的优化新方法;利用有限元软件建立了电机有限元分析模型,对永磁体的电流密度分布、涡流损耗、抗退磁能力、静力学强度等进行了仿真分析与比较,获得了较合适的永磁体部分分段数和永磁体保留尺寸。最后制作了样机,测试了电机效率、永磁体磁性能和永磁体温升情况,验证了所提优化方法的有效性及理论分析的准确性。

高空飞行器轴向磁通电机多目标优化设计

为了使特殊应用场合的高空飞行器轴向磁通电机(AFMHA)稳定运行,开展了从结构到算法的研究与优化。首先,采用基于目标偏好的三阶响应面多目标优化算法和遗传多目标优化算法进行优化设计;然后,以定子厚度H_(s)、永磁体厚度H_(m)、转子背铁厚度H_(f)和定子齿角度θ_(r)参数灵敏度为优化目标,对AFMHA进行多目标优化;最后,通过类比法比较两种优化算法的多项优化结果,寻找最佳优化方案。通过有限元仿真,验证了优化后的电机性能更稳定,满足AFMHA使用条件。

轴向磁通永磁同步发电机的优化设计

轴向磁通永磁同步发电机优化是一个复杂的非线性问题,改变电机不同的参数会影响相同的优化目标。本文发电机转子采用90°Halbach永磁体阵列,选取定子侧的线圈边宽、永磁体厚度、极弧系数和气隙长度作为优化变量,发电机效率、电压波形畸变率(THD)和感应电动势幅值(EMF)为优化目标,通过建立正交矩阵,对平均值和方差进行分析,然后采用响应曲面对冲突因子建立目标和影响因子的数学模型,确定优化后发电机的参数,建立了优化后的发电机三维有限元模型并分析气隙磁密,电压谐波含量和效率,提高发电机性能。

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。

轴向磁通三相感应电机参数计算与建模仿真

主要研究了轴向磁通感应电机(AFIM)电磁参数计算、建模和特性仿真。为解决AFIM三维模型建立与运行所需时间长、运算量大的问题,采用分层模型将实际的三维问题转化为准三维问题。利用解析和有限元方法相结合,求取电机的电磁参数,既提高了计算速度,又保证了计算精度。通过T形等效电路求取电机的稳态特性,利用Simulink模型仿真电机的暂态特性。实例分析证明了所提出方法的可行性和便捷性。仿真结果表明分析方法具有较高的精度。

定子无铁心轴向磁通永磁电机的绕组损耗与效率研究

定子无铁心轴向磁通永磁电机没有定子铁心,具有输出转矩平稳、质量轻、装配简单等优势,但同时也存在绕组涡流损耗大的问题。基于利兹线绕组,对定子无铁心轴向磁通电机的绕组涡流损耗进行了分析,给出了绕组涡流损耗计算的解析公式与有限元结合的非均匀分层混合计算模型,并通过简化的全绕组三维有限元模型,验证了混合计算模型的正确性和有效性。研究了以电机效率最大化为目标的利兹线规格选型方法。由于利兹线的实际制造工艺的问题,对电机效率进行了计算和分析,并给出了利兹线选型相关的定性结论。

电动车用模块化轴向磁通永磁同步电机宽转速范围效率优化控制方法

电动车经常运行在频繁启停、加减速和变负载工况下,宽调速工况下的高效运行是关键问题。该文研究电动车用模块化轴向磁通永磁同步电机的宽转速范围效率优化方法。首先,针对电机模块内定子单元的效率优化问题,提出采用等效损耗电阻在线补偿的损耗最小控制方法,基于损耗模型得到效率最优的控制电流指令值;然后,针对多模块系统的效率优化问题,提出转矩分级优化分配策略,根据模块的效率分布和遗传算法设计电机各模块、模块内各单元的转矩分配方法;最后,通过仿真和实验验证了所提控制方法可以有效降低驱动系统损耗,增加系统高效率区间,提升电动车续航里程。

无磁轭轴向磁通风力发电机多目标偏好优化设计

为了实现小型风力发电机的高性能及微风启动,将3D打印赛钢塑料与混合Halbach阵列、模块化弹性定子铁心结合,提出一种无磁轭模块化轴向磁通风力发电机。根据设计要求,分析不同材料的重量,确定了电机的初步方案。在目标约束的基础上,以感应电动势波形畸变率为主要偏好,感应电动势、齿槽转矩为次要偏好进行优化设计。采用了改进的多目标遗传优化算法及响应面法对电机进行了多目标偏好优化,并与无偏好的优化结果对比,体现了偏好优化的优势。最后,通过有限元仿真及样机实验验证该电机性能。

高速轴向磁通永磁电机环形绕组电感计算

高速轴向磁通永磁电机在小功率发电机组上有潜在应用前景。为消除齿谐波,高速轴向磁通电机一般采用无槽铁心和环形绕组结构。为了研究该绕组的电感,采用磁势法和绕组函数法给出了该绕组的电感解析表达式,能计入绕组基波和谐波对电感的影响。采用有限元方法验证了电感解析解的正确性。给出的结论对高速轴向磁通电机的后续稳态、瞬态分析提供了理论参考。