E型分块定子永磁同步电机热分析及优化

分块定子永磁同步电机作为一种新型电机拓扑结构,具有高容错性、高转矩密度等特点,同时存在电机损耗大的问题,威胁到电机性能的稳固性。以E型分块定子永磁同步电机为研究对象,分析电机损耗机制,研究不同运行工况下电机损耗变化规律;采用磁热双向耦合法对电机进行热分析,并基于热分析结果采用响应面优化方法对电机进行多目标优化设计。优化后,电机平均输出转矩提升了14.15%,涡流损耗降低了55.99%,平均温升降低了12.62%。最后通过实验验证了双向磁热耦合法的准确性及优化设计的有效性。

定子间隙宽度对拼块式永磁电机电磁性能的影响

为探究定子间隙宽度对不同槽极配置及不同拼块式结构永磁电机电磁性能的影响,通过有限元仿真软件建立12槽10极和12槽14极定子一体式、E型拼块式、C型拼块式永磁电机的仿真模型,通过改变定子间隙宽度,得出定子间隙宽度与各电磁性能间的关系,并进行理论分析验证。结果表明:12槽10极电机更适合采用C型2 mm/4 mm拼块式结构降低齿槽转矩和转矩脉动;12槽14极电机更适合采用E型4 mm拼块式结构提高输出转矩或采用C型2 mm降低齿槽转矩和转矩脉动。

新型定转子双模块化永磁同步电机

模块化电机便于拆卸与运输,可以减少运输成本,为实现清洁替代、提高能源利用率起到了关键作用。在此背景下,设计一台定转子双模块化风力发电机,保证电机电磁性能并降低加工安装成本。首先,从槽极配合的选择出发,从电机电磁性能方面校验模块化电机优劣性,在合理的槽极配合下,改进电机拓扑结构,削弱低次非工作谐波,改善电机模块化所形成的不利影响,优化电机电磁性能;其次,对传统外定子模块化永磁电机加以改进创新,设计定转子双模块化结构,进一步加强模块化电机运输优势;最后,改进电机转子励磁结构,采用铁氧体替代部分永磁体,节约电机成本。对比分析采用铁氧体替代的定转子双模块化电机与传统永磁体励磁的模块化电机的电磁性能,验证了该电机在电磁特性及经济特性方面的优越性。通过仿真分析,验证了本文理论分析的合理性。

高容错性模块化定子开关磁阻电机

为了进一步提高开关磁阻电机的容错能力,在总结现有结构的模块化定子开关磁阻电机的基础上,提出了"C"形模块化定子开关磁阻电机,"E"形模块化定子开关磁阻电机和混合气隙模块化定子开关磁阻电机,结合结构示意图和磁路图介绍了以上3种模块化定子开关磁阻电机的基本机构和工作原理,研究对比了各种结构的特点,分析结果表明以上3种新型结构的模块化定子开关磁阻电机的制造成本低,维修方便,且由于定子磁极间在电路、磁路和结构上独立,所以电气隔离、磁隔离以及热隔离的能力强,可靠性及容错性能非常好,适合用于多电/全电飞机的电力作动系统。

一种12/10极模块化定子混合励磁开关磁阻电机分析

为了提高传统开关磁阻电机(CSRM)的输出转矩、功率密度,降低电机的转矩脉动,该文提出一种新型的三相12/10极模块化定子混合励磁开关磁阻电机(MHSRM)。该电机定子由6个U型定子模块组成,每个U型定子块两极之间的槽口处嵌入永磁体,每个定子块构成独立的磁路,提高了电机的容错性,同时由于永磁体的加入,拥有更大输出转矩和功率密度。该文介绍MHSRM的拓扑结构、工作原理。为了验证该电机的良好性能,运用有限元方法对相同结构尺寸的MHSRM、CSRM和无永磁体的分块定子开关磁阻电机(SRM)的静态电磁场和电磁特性进行对比,并分析了永磁体对MHSRM电磁转矩的影响。最后,制作相同尺寸的MHSRM和CSRM样机各一台,对两种电机的静态电磁特性、稳态和动态性能进行实验测试,并与6/5极结构的MHSRM进行部分性能对比,实验结果验证了有限元计算分析的正确性,证明MHSRM具有相对更好的电磁性能。

短磁路E型定子铁心电励磁双凸极发电机电磁特性分析

传统电励磁双凸极发电机励磁绕组跨多个定子极绕制,存在励磁磁路较长、铁损耗大、各相磁路不完全对称等问题。为了提高故障隔离能力并实现各相对称,提出一种由E型定子铁心组成的短磁路模块化电励磁双凸极发电机。针对所提出的集中绕组E型定子铁心,在分析转子极弧系数对各绕组电感影响规律的基础上,推导出三相发电机的定/转子极数比,励磁定子极、电枢定子极和定子槽口对应的极弧角度的约束公式,为电机进行电磁设计奠定基础。利用有限元软件对三相9/10极和三相18/20极电机的各相电动势、电感等瞬态特性进行建模分析。根据Bertotti分离铁耗模型计算出新型三相18/20极与传统三相18/12极电机的铁损耗值,并通过仿真验证了新型三相18/20极具有较低的铁损耗。最后,试制一台三相18/20极的样机并进行了实验,实验结果验证了理论分析和电机结构的合理性。

定子模块化分数槽集中绕组电机性能分析

通过在两种槽极配置(12槽10极与12槽14极)电机定子非绕线齿中插入间隙,对分数槽集中绕组电机的定子进行模块化设计。使用有限元软件建模仿真,与传统一体式电机进行对比。分析发现,模块化电机定子间隙的存在改变了定子磁路,从而影响电机的电磁特性、转矩特性以及损耗特性。定子间隙对电机性能的影响也同时得以明确,结果表明,定子间隙的存在提升了12槽14极电机的绕组因数、输出转矩,运行效率等。和12槽10极电机相比,少槽多极(12槽14极)分数槽集中绕组电机更适合进行模块化改造。

低速大功率组合式定子电机不等跨距绕组参数研究

针对大型低速大功率交流电机定子过大带来的关于电机制造、运输、安装、调试及维修等一系列问题,定子绕组在采用多支路的基础上,提出一种不等跨距及反向嵌放的形式,实现电机定子单元模块化。由于大跨距线圈带来绕组的不对称,因而带来三相绕组参数的不对称;为此,分别对于常规线圈和不等跨距线圈的电感参数迚行分析和计算。通过比较常规线圈和不等跨距线圈的自感和互感对三相绕组参数不对称问题迚行分析和判断,并制作样机迚行实验分析。所得结论对于单元模块组合式定子电机的深入研究具有一定参考价值。

不同定子模块化结构对分数槽永磁电机性能的影响

在分数槽集中绕组(FSCW)永磁电机的基础上进行了定子模块化改造,设计了四种不同的定子模块化结构,包括非隔磁类(T型、齿轭分离型)、隔磁类(E型、C型),以及缠绕齿和非缠绕齿不同时带齿尖的两种新型齿尖结构。建立相应的有限元电机模型,研究探讨了定子模块化类型与齿尖结构对FSCW永磁电机性能的影响。仿真结果表明模块化结构永磁电机选取合适的定子间隙可降低齿槽转矩。12槽10极电机采用的缠绕齿带齿尖结构可提高电机性能。

基于集中参数热模型的大功率模块化定子混合励磁同步电机热分析

混合励磁同步电机具有易于调磁、高效率和控制性能好的优点,在电动汽车和风力发电系统中具有良好的应用前景。其温升直接影响电机的运行性能和可靠性。该文基于模块化定子混合励磁同步电机的结构特点和冷却条件,建立电机集中参数热模型。对模块化定子电枢绕组和励磁绕组进行等效处理,确定电枢绕组和励磁绕组的等效导热系数。通过样机温升实验验证电机集中参数热模型的准确性。分析电枢电流密度对相似冷却条件和功率等级混合励磁同步电机温升的影响规律,同时分析励磁电流密度对混合励磁同步电机温升的影响。该研究工作为模块化定子混合励磁同步电机提供一种行之有效的热计算方法,同时为相似冷却条件和功率等级混合励磁同步电机的设计提供参考,具有重要的理论意义和工程实用价值。

用于电磁飞机弹射系统的直线电机设计综述

直线电机是电磁飞机弹射系统的关键组成部分。本文综合该领域最新的研究成果,对电机设计参数和基本机械结构进行了详细介绍;重点阐述了模块化定子结构,不同动子可以与之集成构成不同电机。该结构可以提高系统的集成和维护性能,但会对电机性能产生轻微影响;对永磁电机、直线感应电机与绕线磁极式电机三种常用电机设计进行了分析比较,介绍了三种电机各自的优缺点,着重考虑了对电力电子驱动设计的影响。在目前的技术条件下,永磁电机是最佳的选择。

装配间隙对定子模块化永磁电机齿槽转矩的影响

为降低部分电机定子绕组下线难度,文章在原始定子结构基础上,采用一种模块化定子结构。由于模块化定子制造及装配精度限制,使定子齿部与定子轭部接触面之间存在一定装配间隙,该间隙影响电机的齿槽转矩。首先建立模块化定子永磁电机有限元模型和分析齿槽转矩产生机理,然后采用有限元技术分析模块化定子不同装配间隙参数对齿槽转矩影响规律,最后提出了合理的装配间隙。研究表明:合理装配间隙的模块化定子可以有效地削弱永磁电机齿槽转矩、提高电机电磁性能。

ZGM16组合式分离器动静叶片对均匀性指数影响的数值模拟

为考察组合式分离器动静叶片对均匀性指数的影响,基于ZGM16型半工业中速磨煤机建立整机模拟模型,用Richardson外推法对网格无关性进行评估,并运用Fluent软件包中的RNG k-ε模型和DPM模型,采用均匀实验法对磨机中颗粒运动行为进行了模拟,分析了静叶片角度、动转子转速及其交互作用对均匀性指数的影响。结果表明:在1 600万网格密度下,模拟结果较为准确;动转子转速和静叶片角度对均匀性指数的影响可用二元二次非线性模型进行拟合,拟合精度较高,相关性显著;动静叶片的交互作用对均匀性指数影响显著。关键字:

模块化定子永磁风力发电机及其控制

针对海上风能开发和利用,提出和设计了一种新型结构的永磁风力发电机。所提出的电机由多个空间均匀移相的模块化定子永磁发电机(MSPMG)组成,每个MSPMG是独立的单相双凸极电机,每个定子模块包含永磁、齿极和线圈,减小了模块间的磁耦合和线圈互感。通过分析MSPMG的电磁特性和发电原理,基于变分原理推导出MSPMG的最优功率控制策略,利用单相H桥全控整流电路实现了对电枢电流的控制。有限元分析证明MSPMG各个模块间的磁路耦合很小,运行状态相互独立,因此该电机具有很强的容错运行能力。基于软件仿真证实了所设计电机及其控制策略的正确性和有效性。

双转子磁通切换弧线电机特性的仿真研究

定子永磁型磁通切换永磁电机的永磁体利用率高、安全性好,在机载雷达、机器人关节等有限转角驱动领域具有明显的优势,进一步降低该类电机的转矩波动并增加其功率密度是当前研究的热点。提出了一种双转子模块化磁通切换弧线电机的新型拓扑结构,推导了抵消转子上端部力矩的最佳定子间隔,并分析了双转子错位角对齿槽转矩主要谐波的影响。有限元分析结果证明了与单边磁通切换弧线电机相比,新型拓扑结构的永磁体利用率更高、转矩特性更好。对磁通切换电机在有限转角领域的工程应用具有参考价值。

250 MW空冷发电机定子线圈装配工艺开发

针对新设计开发的、采用GVPI技术的250MW空冷发电机定子线圈装配工艺的技术难点,开展了250MW空冷发电机定子线圈装配工艺开发工作,包括并联环整体装配、定子线圈输送、定子线圈嵌线、鼻端焊接、定子整浸。首台机组制造结果表明,新工艺能满足新产品设计和制造的要求,确保产品性能优异。

集中绕组模块组合式定子结构对低速大功率永磁电机性能影响

针对集中绕组模块组合式定子结构对低速大功率直驱永磁同步电机性能的影响进行研究。首先介绍了模块化定子的分块规则和分块数。基于绕组函数法推导了单个定子单元模块在不同拆分方式下的绕组函数和电感表达式。基于有限元仿真先分析了仅绕组分块对电机性能影响;然后分析了冲片和绕组都分块对电机性能影响。通过对比空载和负载性能,总结出各种定子模块化拆分方案的优缺点,为大功率低速直驱永磁同步电机的模块化设计与制造建立了基础。