基于气隙磁场重构的永磁电机转矩脉动抑制研究

永磁电机的齿槽转矩引起转矩脉动,影响电机系统的低速性能和控制精度。该文建立齿槽转矩与气隙磁场谐波的模型,分析低次谐波磁场对齿槽转矩的影响规律,揭示齿槽转矩产生机理。通过部分磁极反余弦削极技术重构气隙磁场波形,抵消3、5、7次谐波磁场引起的齿槽转矩,实现电机齿槽转矩的抑制。与现有减小齿槽转矩的方法相比,所提方法通过间接控制气隙磁场减小齿槽转矩。通过有限元法对所提的方法进行验证,并研制1台12槽8极部分反余弦削极转子永磁电机,进行相关测试。

气隙磁场波形及磁瓦充磁方式对无刷直流电动机性能的影响

对比研究了梯形(或方波)气隙磁场与正弦气隙磁场对无刷直流电动机若干性能的影响,指出在不作PWM电流调制时正弦磁场更适合于无刷直流电动机,并且在使用表面粘贴磁瓦时平行充磁优于径向(辐射)充磁。

12/3相双绕组异步发电机自激起励时谐波谐振问题研究

12/3相双绕组异步发电机是将交直流双绕组发电理论应用到异步发电中、作为独立电源而提出的。这种电机在定子上布置了两套绕组,即一套4Y移15°十二相整流绕组和一套三相静止励磁绕组(或称补偿绕组)。其中整流绕组经整流桥向直流负载供电,而励磁绕组提供无功功率,以保持负载时整流绕组端电压不变。当发电机十二相绕组并接起励电容后起动时发生了高次谐波谐振,导致无法建立基波电压。该文分析了发生谐振后的电机内气隙磁场的特点,查明了发生谐波谐振的原因,提出了研究双绕组异步发电机自激起励时谐波谐振问题的数学模型,并得出了发生谐振后的稳态等值电路,最后得到谐振频率的计算公式。计算结果与试验数据的比较表明该文提出的数学模型是正确的。

一种磁性齿轮传动装置

新型磁性齿轮传动装置属于磁场调制式磁力传动结构,具有转矩密度高、运行效率高的优点,有替代机械齿轮在清洁、低温和高空等环境中运行的潜力。该装置具有两层气隙,运行时少极数内转子和多极数外转子分别以不同转速不同转向旋转。由于内外转子转动步长不同、方向不同,采用纯有限元法计算时,必须随时根据转子的转动进行气隙内网格的处理,难度很大。使用数值解析结合法计算磁场,由于气隙区域无网格,内外转子实现了灵活转动。根据计算结果,可以获得气隙区域的磁通密度解析表达式,进行谐波分析,有利于方便、精确地计算电磁转矩。在理论分析和计算的基础上,设计和制造了样机,试验证明新型磁性齿轮传动装置具有高传动效率和高转矩密度。

面贴式永磁力矩电机气隙主磁场解析数值分析法

为了准确计及定子开槽的影响,采用解析和数值相结合的方法计算面贴式永磁力矩电机的气隙磁场。场域划分为均匀气隙区域和扩展槽形区域,首先用解析法计算气隙区域内的矢量磁位;再用数值法求解槽域内的磁场。槽域扩展部分的边界条件由解析法获得,槽域内的永磁体等效成面电流;最后汇总各槽域计算结果得到开槽后整个气隙区域磁通密度分布。将开槽气隙磁场的波形和感应电动势的计算波形分别与有限元法计算结果和实测波形进行比较,一致性较好,证明了该方法的正确性和有效性。

多相高速混合励磁发电机气隙磁场解析研究

基于提高功率密度和电励磁调节能力的需求,提出一种并列式转子结构多相高速混合励磁发电机,其永磁转子为离散halbach结构,电励磁转子为隐极结构。分别给出永磁转子和电励磁转子的无槽气隙磁场模型,并给出定子和电励磁转子各自单独开槽时的复数相对气隙磁导计算方法。对于电励磁转子,转子磁路饱和的影响也被考虑。在此基础上建立并列式转子混合励磁发电机的开槽气隙磁场模型,并针对气隙磁密和空载电压进行了解析分析。研究结果表明:解析结果与有限元结果较为一致,验证了解析法用于混合励磁发电机设计的可行性与正确性。

长初级双边直线感应电机纵向动态端部效应第一部分:气隙磁场

为了研究纵向动态端部效应对长初级直线感应电机磁场和性能的影响,建立并求解了长初级直线感应电机考虑纵向动态端部效应时的一维时谐磁场方程,分别给出了基本行波、入端行波和出端行波气隙磁密的解析表达式,分析了3种行波磁场幅值、相位和波形的特性,以及端部效应行波对气隙磁场分布的影响,通过二维有限元数值计算验证了气隙磁密解析解的正确性。给出了衰减常数、半波长和波速等端部效应特征参数随品质因数的变化规律。分析结果表明,长初级与短初级结构的气隙磁场分布存在较大差异,当电机在高速运行时更为明显。调整电机设计参数以减小品质因数可以有效地削弱纵向动态端部效应,但这些方法也会降低电机的正常运行性能,在电机设计时应综合考虑。

永磁同步电动机气隙磁场分析

永磁同步电动机设计计算的关键是其铁耗的计算，铁耗计算的基础是对该种电动机永磁磁密的分布规律有一个正确的认识。本文采用解析方法和电磁场的数值计算方法对永磁同步电动机的气隙磁场进行分析，并与感应电机进行对比研究，以获得该种电动机气隙磁密的规律性的认识，为永磁同步电动机的铁耗计算做准备。

矿用高压电缆绝缘中气隙缺陷处电场分布及影响因素分析

为了全面掌握电缆绝缘中气隙缺陷处电场分布的影响因素及规律,以矿用高压XLPE电缆为研究对象,利用ANSYS有限元软件建立了包含气隙缺陷的电缆结构模型;在对绝缘中气隙的形状、尺寸与电场强度的关系进行理论分析的基础上,仿真研究了气隙的形状、尺寸、位置及绝缘层厚度对气隙中电场分布规律的影响。结果表明,4种不同形状的气隙中,椭圆柱体气隙缺陷处的电场强度最大,且垂直于绝缘中电场方向的气隙长度越大,气隙中电场强度越大;对于气隙尺寸,r值越大,气隙处电场强度越大,而气隙大小的变化对气隙处电场强度的影响并不大;对于不同半径的气隙,随着气隙距离导体屏蔽层距离的增大,气隙处最大电场强度均先增大后减小;对于给定尺寸的气隙,随着绝缘层厚度的减小,气隙中电场强度与绝缘中电场强度均相应增大。这些结论为气隙缺陷局部放电等相关研究奠定了基础,同时也为电缆的运行与维护检修提供了技术指导。

环形气隙中长直载流导线磁场的级数解及应用

本文首先采用分离变量法推导了位于定、转子间均匀环形气除中单根长直载流导线磁场的级数解；然后介绍了应用该级数解计算电机电枢反应磁场、永磁场的方法；最后应用该级数解获得了考虑定、转子曲率影响的均匀气隙电机不饱和主电抗与谐波电抗表达式。比较表明，当电机气隙和定、转子半径可比拟（尤其对于极对数较大的情况）时，考虑与不考虑定、转子曲率两种计算方法给出的不饱和主电抗、谐波电抗之间存在巨大的差异。考虑定、转子曲率时的计算结果更加接近实测结果。

双转子径向永磁电机气隙磁密的分析计算

双转子径向永磁电机可以大大提高转矩密度和效率。该文首先简要介绍了双转子径向永磁电机的基本结构、原理、特性及设计依据,然后采用等效磁路法对气隙磁密进行了解析,最后利用有限元法对所设计电机进行了静态磁场的分析和气隙磁密计算值的验证。结果表明,双转子径向永磁电机在磁场上可看作由共用定子铁心的两个传统内、外转子永磁电机并联而成,气隙磁密的解析值和有限元计算值也吻合得较好,证明了分析和设计的可行性。

内置式永磁电机转子硅钢片叠装错位对气隙磁场的影响

内置式永磁电机的永磁体与转子硅钢片采用间隙配合,硅钢片在叠装成铁心时往往会出现细微错位。该文运用磁路法与三维有限元法进行分析计算,表明虽然间隙配合会减小气隙磁通密度,但是叠装错位反而可以弥补磁通密度损失。

不均匀halbach永磁电机气隙磁场解析法研究

提出了忽略定子开槽的不均匀每极三块halbach永磁电机模型,以主极占比例和极数为分析参数,推导了halbach永磁电机径向气隙磁场分布解析解,并用有限元软件进行了验证。应用气隙径向磁场分布解析式,得到了气隙径向磁场畸变率和基波幅值与极数、主极占比例的三维关系图,研究了不均匀程度对每极三块halbach永磁电机气隙磁场的影响。

多相式大气隙无刷直流电机气隙磁场的计算

使用传统公式计算电机的气隙磁场,当电机气隙很小时误差可忽略,而当电机气隙略大时,就会产生较大的误差。运用大气隙计算法,可以较为准确地计算出大气隙电机的磁场分布,计算结果与有限元相比较,波形与大小吻合较好,证明方法是正确的,为永磁无刷直流电机优化设计和性能分析提供基本分析手段。

内电混合动力包用永磁齿轮复合发电机特性研究

基于内电混合动力包永磁发电机的技术要求,对永磁齿轮复合发电机(PMGCG)的磁路进行分析,并对气隙磁场进行有限元计算,初步建立PMGCG模型。利用ANSYS软件对PMGCG的特性进行仿真分析,对PMGCG三种起动方式及三种加载方式进行研究,获得了相应的特性曲线,从中选择出波幅最小、稳定性最高的起动加载方式。对PMGCG的损耗进行仿真分析,获得主要损耗曲线,并对PMGCG进行优化,优化后的PMGCG磁滞损耗降低了48.9%。

盘式感应电动机及其气隙磁场分析

应用交流电机电枢绕组磁势理论,结合盘式电动机构造特点,对其气隙磁场进行分析。导出相同磁通量条件下,盘式电动机与普通电动机结构尺寸之间的关系为 r_2~2-r_1~2=2r′l,并进一步提出盘式电动机主要尺寸的计算公式。

无轴承电机的一般化互感模型

通过解析无轴承电机的气隙磁通分布规律,基于磁链和绕组电感之间的关系,推导出二极悬浮控制四极无轴承电机的一般化互感参数解算模型.该模型既可适用于具有凸极型转子结构的无轴承电机,又可适用于具有圆柱型转子结构的无轴承电机,并针对无轴承异步电机进行了模型参数的实验验证.结果表明:在径向位移的一定范围内,互感随径向位移线性变化,测量值与计算值相差8%左右;在转子有限偏心的情况下,实验曲线的线性变化趋势以及和计算值的较好趋近性从一定程度上证明了互感参数模型的正确性和有效性.