双并列转子永磁直驱电机转子不平衡力分析与优化

双并列转子永磁直驱电机受轴间距限制,设计时会切掉部分定子铁心和绕组,造成转子电磁力不平衡。为最大限度地抑制转子所受的不平衡电磁力,该文从双并列转子结构出发,分析了电机绕组电感参数不对称的原因,提出通过合理设计线圈跨距和分布平衡三相电感。在此基础上,构建转子所受总电磁力的数学模型,理论分析各个分力的来源及影响因素,研究各个分力对转子所受总电磁力的影响,提出了优化占空角、优化耦合间距、采用定子端部不对称结构、采用转子偏心结构和切除部分单元电机五种优化方法,实现对转子所受电磁力的优化,探讨了不同方法的优化效果,以及其对转矩脉动的影响,总结了不同优化方法的优缺点。

永磁/笼障混合转子双定子风力发电机电磁设计与性能分析

针对主流永磁同步发电机存在成本高和有刷双馈感应发电机存在可靠性低的问题,结合风电发展的要求,提出一种具有功率密度高和可靠性高的新型永磁/笼障混合转子双定子风力发电机应用于海上风力发电。功率密度与电机的功率分配、极槽配合和转子耦合能力有关。基于该发电机的工作原理和设计要求,设计一台300 kW永磁/笼障混合转子双定子风力发电机,并考虑功率分配、主要尺寸确定方法、极槽配合和转子耦合能力。在此基础上,采用数值法分析不同运行状态下该发电机性能,并与实验测试结果作比较;同时将所提出的发电机与常规电机在转矩密度和成本方面作比较,验证该发电机设计和分析方法的合理性和有效性及转矩密度高的特点。

热声系统混合磁路永磁直线发电机电磁分析

针对热声系统,提出了一种混合磁路永磁直线发电机的设计方案。定子采用旋转电机结构,动子采用纵向横向混合磁路结构,动子轴向往复运动产生感应电动势。有限元法分析结果表明,电机达到常规电机的电磁负荷,且纵向磁场对反电势影响很小。该型发电机结构简单,工艺性好,更适合于热声发电系统应用。

磁悬浮式驱动织针原理及试验方法探讨

在分析针织提花机传统选针原理和磁悬浮技术的基础上,提出一种新的磁悬浮式驱动织针模式,该模型以电磁-永磁混合驱动为基础,对电磁驱动织针进行编织原理研究与试验方法探讨。验证了磁悬浮式驱动织针模式下选针方式的可行性;同时对试验数据进行分析,验证悬浮驱动理论模型的正确性。将单织针控制原理扩展延伸到多织针控制,并对多织针悬浮驱动模式的控制策略进行探讨,为实现磁悬浮式驱动织针实用化奠定基础。

直驱式永磁风力发电机的瞬态磁场有限元分析

利用Ansoft有限元分析软件对3.75 kW直驱式永磁风力发电机进行建模求解,分析了电机在空载、额定负载和三相短路情况下的工作特性。结果表明Ansoft有限元分析软件能够有效反映电机内部电磁场变化,为电机的优化设计提供科学依据。

直驱永磁风力发电机发展及其设计方法综述

介绍了国内外直驱变速恒频永磁风力发电机的发展应用状况,对发电机的结构、特点和转子磁钢进行了描述,针对它的特殊结构对其电磁系统设计方法及电力电子变换器进行了研究,最后指出了直驱变速恒频永磁风力发电机的发展趋势和研究方向,以期推进我国风力发电机的研究和应用。

膀胱动力泵电磁驱动单元有限元仿真分析

为了研究膀胱动力泵的电磁驱动特性,建立电磁驱动单元有限元模型并进行电磁力仿真分析,分析电磁铁电流、永磁体间距、永磁体与电磁铁的夹角、永磁体数量对电磁力的影响。结果表明:增加电流和永磁体的数量,有利于提高电磁驱动单元驱动能力;合理设置永磁体间距,可降低对约束永磁体的橡胶模的性能要求。研究结果对优化电磁驱动单元的结构设计具有参考价值。

基于Ansys-Maxwell的双定子永磁直驱风力发电机设计研究

以往的永磁直驱风力发电机由于采用多极结构,外径较大、功率密度较低,转子内部有大量的空间没有利用。为了在不增加电机体积的前提下提高电机功率密度,对双定子这特殊电机结构进行了研究。提出了一种新型双定子电机的设计方法并建立双定子结构电机的二维有限元模型。采用有限元分析的方法,分析了双定子电机的空载特性、负载特性、最大输出功率、永磁体最大去磁工作点,验证了设计方法的合理性。

分数槽集中绕组高效内置式永磁同步电机研究

采用高绕组系数的槽极配合方案,是高效永磁同步电机设计的重要技术方案。使用有限元软件仿真分析,针对分数槽集中绕组高效永磁同步电机进行研究,包括12槽8极、12槽10极星型绕组、12槽10极星-三角混合绕组。分析了影响电机效率的绕组系数、绕组磁动势谐波、转子涡流损耗要素,仿真计算电机效率,并实测电机效率,验证了12槽10极星-三角混合绕组电机效率提升明显。通过仿真计算定子模态来避免与低阶径向电磁力发生共振,并实测电机振动,得到12槽10极星-三角混合绕组电机振动变大的结果。综合对比电机效率和电机振动,为高效永磁电机的开发设计方案选择提供参考依据。

3 MW半直驱永磁风力发电机电磁设计与仿真

研究了半直驱永磁风力发电机的主要设计参数选取过程和原则,探讨了转子磁极固定方式及优化方向;以3 MW发电机为例开展电磁方案设计,并对方案进行了空载、负载、短路仿真分析。结果表明,采用斜槽一倍齿距设计可以显著抑制发电机空载下的齿槽转矩,峰值减小幅度达89%;负载计算结果显示发电机电磁方案完全符合设计目标要求;短路失磁校验也验证了所选永磁体在三相、两项短路工况下的磁性能稳定性。设计过程和方法为后续产品开发提供了一些经验借鉴。

悬浮式驱动织针系统的高效编织模式研究

基于课题组前期开展的悬浮式驱动织针理论及织针动态特性研究以及悬浮式驱动系统,为了大幅度提高编织效率,降低针织机能耗,深入研究悬浮式织针的运动机理,分析织针的最高工作频率及高效工作模式,以实现传统机械编织工艺的彻底取代。从运动模型和工作频率上分析悬浮式织针3功位工作,测量悬浮式织针的工作频率,给出各种电磁激励下织针运动的机械频率,测试最高激励频率下织针的机械运动,计算针织提花圆机的悬浮编织效率。结果表明,在电磁-永磁混合驱动模型下,悬浮织针3功位高速编织,编织效率可达18.500Hz,比传统机械编织工艺提高一倍以上,完全可以取代传统顶针机械编织工艺。

一种基于非线性鲁棒H~∞方法的半直驱风电机组有功功率控制方法

为实现风力机组在额定功率控制状态下和非额定功率的恒功率控制状态下的有功功率控制,分别利用模糊比例-积分(proportion-integral, PI)控制和非线性鲁棒控制对风力机组中的变桨控制器和转速控制器进行设计,实现风力机组在额定功率控制状态下和非额定功率的恒功率控制状态下的有功功率控制。介绍了含有不确定性干扰参数的三阶转速控制系统的非线性模型,利用鲁棒控制中的动态测试(state dynamic measurement,SDM)反馈线性化H~∞方法,设计出机组的非线性鲁棒转速控制器。最后利用MATLAB建立整个半直驱永磁同步发电机组的仿真模型,通过最终的仿真算例验证所提控制策略的有效性和准确性。

35 kV侧动式高速真空断路器研究

基于侧动式机械缓冲装置对真空灭弧室合闸冲击力小,电磁斥力分闸操动机构反应时间短等优点,在大量分析和优化设计的基础上,研制一种永磁合闸、电磁斥力分闸的35kV双稳态侧动式高速真空断路器。试验表明,该真空断路器合闸速度在10ms以内,分闸速度在5ms以内。解决了传统断路器难以实现快速分合闸和寿命短的缺陷问题,为行业内断路器操动机构的选择提供参考。

密绕线圈阵列结构对悬浮织针驱动性能的影响

为了改善织针的驱动性能,通过对密绕线圈阵列结构分析,确定悬浮织针的驱动结构,以提高空间磁场强度和悬浮织针驱动力;并根据毕奥-萨伐尔定律,推导密绕线圈阵列结构的电磁模型,分析计算不同密绕线圈结构及阵列方式在中心轴线上任意位置的磁感应强度,以及不同气隙高度下永磁织针的电磁驱动力;利用电磁仿真软件建立密绕线圈阵列结构驱动模型,得到单一式和阵列式密绕线圈结构对永磁织针所受电磁驱动力的数值曲线。最后通过搭建密绕线圈阵列驱动实验测试平台,对比仿真和实验结果。研究表明:圆柱形密绕线圈在永磁织针驱动系统中驱动性能更佳,且单组密绕线圈产生的驱动力大于多组阵列产生的驱动力。

大型矿用永磁直驱电机设计及铁损分析

针对矿用永磁直驱电机运行特点,以1000kW 65r/min 1140V大型矿用永磁直驱电机为例,在空载、额定工况下,对电机齿槽转矩、气隙磁密、反电势和负载转矩等主要性能进行电磁仿真计算,介绍电机结构特点;并进行铁损分析。