非晶合金电机性能分析及铜耗优化

针对新型软磁材料非晶合金在电机中的应用对电机性能影响的问题,首先测试对比分析了新型软磁材料与普通硅钢材料损耗等性能,验证了其应用于高效电机的可行性,然后对同结构的非晶合金电机和传统硅钢电机进行了初步对比分析,研究表明非晶合金电机铁耗仅为传统硅钢的10%左右,但其铜耗升高28%左右,致使电机效率提升效果不明显。最后针对非晶合金电机铜耗产生机理进行了分析,根据电机铜耗增加的原因,对电机结构有针对性地进行调整优化。对优化前后电机铜耗、铁耗以及效率等电机性能参数进行对比分析,研究结果表明优化后电机本体效率可达到98.14%,相对优化前提升1.012%,比传统硅钢电机效率提高1.54%。

电机损耗研究综述及展望

电机在运行过程中产生大量的热量会导致电机温升过高,从而影响电机正常运行。导致温升的重要原因是来自于电机内部的损耗问题,电机中的损耗主要包括铜损、铁损、机械损耗和杂散损耗四种类型。首先,根据四种损耗类型,从损耗产生原因、损耗计算、损耗影响、降耗方法等方面进行分析,并对四种损耗的计算方法进行研究,其中重点介绍电机铁耗计算分析方法。其次,基于损耗影响因素对电机结构进行优化设计,以通过实例验证降耗方法的可行性。对电机损耗的准确分析,有利于分析电机温升问题,这对设计低损耗、高效率电机有着重要的意义。

交流调磁型永磁同步电机磁通协同调控最大转矩铜耗比控制

电动汽车驱动系统不仅需要拥有宽广的调速范围和恒功率运行区域,还应具备高效率、低损耗的优点,以实现续航的最大化。针对这些技术特点,该文研究了一种调磁性能优越的交流调磁型永磁同步电机(ACFR-PMSM),分别建立其等效磁路模型和稳态数学模型。并以该电机特殊的径向-轴向结构为基础,研究了其电感特性和转矩输出特性,从理论的角度论证了实现最大转矩铜耗比(MTPCL)控制的可行性。另外,分别采用拉格朗日乘子法和电流选择穷举法,获得了MTPCL控制的径-轴向定子绕组最佳电流选择方案。最后,实现了所提出控制策略的计算机仿真和样机测试,验证了其良好的动态控制性能,详细对比了经典id=0控制和所提出MTPCL控制的实施效果并计算了运行铜耗。

精粗双层绕组磁浮平面电机线圈厚度影响分析

新型精粗双层绕组磁浮平面电机(FCDLWMPM)利用靠近磁体的下层线圈产生加速推力、离磁体较远的上层线圈保证匀速运动精度,可兼顾光刻运动不断提升的加速度与精度要求。FCDLWMPM高加速度运动生成的铜耗和谐波力会影响系统精度,而线圈厚度是影响铜耗和谐波力的关键设计参数。对FCDLWMPM进行了电磁力及铜耗建模,介绍了FCDLWMPM的电磁结构及工作模式。基于永磁阵列磁场谐波模型、洛伦兹定律,进行了单线圈电磁力解析求解,推导了DQ解耦控制下的上下层线圈阵列电磁力方程,进而得出了光刻运动下的电机铜耗方程和谐波力占比函数。求解上下层线圈厚度参数值,得到双层绕组厚度对铜耗和谐波力占比的影响规律,讨论双层绕组厚度参数的选择以有效减小铜耗和谐波力占比。

屏蔽电泵铜条转子焊缝的X射线检测应用

以屏蔽泵铜条转子为研究对象,针对其非常规零件属性,探索可行的焊缝质量射线检测方法,提高缺陷检出率;指导产品焊接工艺改进并提升产品质量,供从业人员参考。

开绕组永磁同步电机最小铜耗控制策略研究

开绕组永磁同步电机由两组逆变器驱动,具有大功率、大扭矩的特点,应用于电动汽车。由于能耗对电动汽车极其重要,因此对降低开绕组永磁同步电机铜耗进行了研究,提出基于该系统的变解耦角度调制策略。该策略以两组逆变器输出电压矢量之间的夹角(解耦角)为控制变量,利用树种优化算法根据电机不同负载状态选择最佳解耦角,以减少开绕组永磁同步电机铜耗。通过仿真验证,在轻载工况下,可减少25%的铜耗,证明了该策略的优越性,为控制电动汽车运行损耗提供了理论支撑。

新能源汽车驱动电机用漆包铜扁线性能试验研究综述

文中综述了新能源汽车驱动电机用漆包铜扁线性能试验,介绍了漆包铜扁线质量控制的重要试验过程、原理和试验分析。通过查阅相关文献资料和试验标准,阐述了目前漆包铜扁线在机械、电、热、化学性能试验和在线检测领域的检测状况,并探讨试验设备和标准的发展方向,为漆包铜扁线生产提供参考(引用文献13篇)。

考虑电感变化的双三相槽口永磁型混合励磁双凸极电机铜耗监督控制

提出了一种新型双三相槽口永磁型混合励磁双凸极发电机,建立了该电机的矢量空间解耦数学模型,分析了不同工况下电机的电感特性,并提出了一种考虑电感变化的发电稳压铜耗监督控制策略。该策略建立了以最小铜耗为目标,以转矩、电流和电压为约束的非线性规划模型。首先,查找电感响应面,获得电机在当前工况下的实时电感参数;其次,将实时电感代入模型作二次优化,得到适用于电机当前工况的d轴、q轴优化电流及励磁优化电流,在实现系统稳压发电的同时有效减少铜耗;最后,通过Ansys和Simulink的联合仿真,验证所提控制策略的正确性和有效性。

基于多策略改进麻雀搜索算法的铸铜转子感应电动机优化

铸铜转子技术在提高感应电动机效率的同时会使电机起动性能变差,通过调整定、转子槽形结构参数可使集肤效应和磁饱和得到改善,同时提高起动性能。但感应电动机优化是一个多变量强耦合的规划问题,若选用所有的槽形结构参数做优化变量会导致计算时间过长且易陷入局部最优。为此,采用LASSO模型筛选对起动性能和效率影响大的槽形结构参数,实现优化变量的降维。在优化方法方面提出了多策略融合的改进麻雀搜索算法(ISSA),并通过基准函数实验验证改进的有效性。以提高电动机起动性能和效率为目标,以电机性能满足IE4标准为约束,将上述方法应用于两台铸铜转子感应电动机优化实例中,并分别从定子槽形结构参数优化、转子槽形结构参数优化及定转子槽形结构参数同时优化3个方向进行分析。为了说明所述方法的有效性,将ISSA与循环遍历法及其他仿生算法的优化结果进行了对比。最后,建立了电动机的仿真模型,对改进前后电动机的起动性能、损耗和磁通密度进行仿真分析。

新能源汽车圆扁铜线永磁同步电机对比分析

如今在国家提出对节约能源、保护环境的形势下,新能源汽车在汽车行业已经成为了热点话题,电机作为汽车的核心,更是研发和创新的重点,而嵌入定子中的绕组不同会使电机的性能发生改变,现将在同转矩的两种电机方案中研究圆扁铜线绕组对电机的效率、反电势、电磁力、高效区占比的输出情况。

轴向磁通永磁电机扁铜线交流铜耗的混合解析计算及抑制

轴向磁通永磁电机的扁铜线交流铜耗会严重影响电机性能,因此扁铜线交流铜耗的精确计算与抑制十分重要。采用三维瞬态场计算交流铜耗,虽然可以获得精确的结果,但存在计算时间长和对计算机性能要求高的问题。为了权衡计算精度与计算时间,提出一种混合解析计算的方法。该方法将三维有限元与解析法相结合,可以考虑趋肤效应、邻近效应和外部磁场对交流铜耗的影响。为了抑制交流铜耗,提出采用扁线立绕的导体排列方式。利用该方法对不同导体排列方式的交流铜耗和电机效率进行计算,并通过三维瞬态场有限元进行验证。最后,对一台60 kW的样机进行实验,实验结果、有限元结果和混合解析计算结果基本吻合,验证了混合解析计算的准确性和扁线立绕的有效性.

高频轴向磁通永磁电机交流铜耗解析计算

高频轴向磁通永磁电机在负载运行时电枢绕组内产生较大的交流铜耗,针对交流铜耗的分析计算主要依赖有限元方法,仿真模型占用资源较大、耗时较长。利用精确子域法,建立了一个考虑各次时间谐波的高频轴向磁通永磁电机的交流铜耗解析模型,缩短了计算时间,建立的计算模型考虑了槽口尺寸和导体尺寸对交流铜耗的影响。以一台7 kW高频轴向磁通永磁电机为例,通过有限元验证解析计算的准确性,并研究了高频轴向磁通永磁电机交流铜耗的影响因素。

磁功能集成直流电机励磁绕组参数计算及对比分析

确定励磁绕组参数是解决磁功能集成直流电机驱动设计问题的关键。本文提出一种基于Buck-Boost变换器磁功能集成直流电机驱动系统励磁绕组参数计算方法,推导了系统数学模型与驱动电路约束条件的表达式,通过在三维空间内交叠电机机械特性曲面与约束条件曲面得到电机驱动可运行区间边界曲线的解析式,进而计算给定工作点处励磁绕组参数的取值范围。依据该方法计算磁功能集成直流电机励磁绕组参数,设计并制作了样机,并与传统直流电机驱动系统实验对比。结果表明,与传统驱动方案相比,磁功能集成驱动系统的效率更高,铜损更低。同时磁功能集成驱动系统节省了一个额外电感,提高了电机驱动系统的功率密度,降低了系统重量、体积和成本。

高速永磁同步电动机转子涡流损耗优化

针对高速永磁同步电动机转子上涡流损耗较大的问题,提出了一种结合护套分层结构与护套之间加装铜屏蔽层的优化方法。首先,分析涡流损耗的产生机理以及对护套分层的理论解析,通过有限元仿真验证得出护套分层结构可减少护套厚度,达到降低损耗的目的。其次,在护套分层结构的基础上,进一步仿真分析铜屏蔽层对涡流损耗的抑制效果,并确定铜屏蔽层的最佳厚度。最后,对优化前后转子涡流损耗、电动机主要性能参数进行对比,较优化前,转子涡流损耗下降了59.8%,气隙磁密、空载反电势基本不变。研究表明:该优化方法能够有效地削减转子上的涡流损耗,且对电动机性能基本不会产生影响。

扁线电机交流铜耗抑制研究

扁线绕组作为电机绕组,具有槽满率高和直流电阻低的优点,被广泛应用在新能源电动汽车中。但由于邻近效应和集肤效应的存在,扁线绕组会在高频交流电的情况下产生很大的交流铜耗。针对这一问题,首先通过理论研究分析了扁线绕组产生交流铜耗的原因。然后采用有限元仿真的方法,计算了槽内扁线绕组不同排布方式和槽内导体位置对电机交流铜耗的影响,并得出了采用异相换层排布方式的扁线绕组可以有效减小扁线绕组交流铜耗的结论,为类似电机的铜耗优化设计提供参考。

基于Maxwell软件的车用永磁有刷直流电机效率优化

永磁有刷直流电机被广泛应用于汽车领域,“碳汇计划”要求汽车能源消耗进一步降低,因此电机效率优化问题也日益突出。文中以车载冷却风扇用的永磁有刷直流电动机为研究对象,针对电机效率低下问题,采用Maxwell有限元分析软件,通过仿真参数化分析转子叠片长度、叠片槽形、绕组线径、绕组节距以及绕线匝数对电机性能的影响,结合仿真结果以及实际生产情况,确定可行的电机效率优化方案。依据优化方案制作样件进行实测,测试数据显示电机效率提升约4.8%,电机效率优化效果明显。

基于响应面与分层优化的超超高效异步电机设计

为了实现超超高效异步电机的设计目标,提出将定子双层叠式绕组设计为省铜和低损耗的单双层不等匝低谐波绕组,匹配铸铜转子,再以电机效率、起动转矩倍数和起动电流倍数为优化目标,采用田口算法确定电机优化设计变量,将子空间划分和响应面法相结合,基于差分进化算法实现异步电机分层优化的超超高效异步电机设计方案。针对提出的设计方案开展4极22 k W超超高效异步电机设计与分析计算,通过计算结果证实所提出的超超高效异步电机设计方案的有效性。

开发铸铜转子超高效率三相异步电动机系列产品的考虑

采用铸铜转子工艺是提高三相异步电动机效率的有效措施之一。提出开发铸铜转子超高效率三相异步电动机系列产品的设计原则,并制作典型规格样机进行验证,达到了IE3超高效率标准。

开关磁阻电机转矩脉动与铜耗最小化控制研究

针对开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)的双凸极结构导致其运行时产生很强的转矩脉动现象,根据SRM非饱和特性下电感与角度关系曲线,提出一种基于指数函数的SRM转矩脉动与铜耗最小化转矩分配综合控制方法,该方法综合转矩计算式和查表法将参考转矩直接转化为参考电流,避免了对转矩的测量。与正弦转矩分配控制进行比较分析,在电机工作效率方面验证了该控制系统性能的优越性;提出将转矩脉动抑制作为主要优化对象,抑制定子绕组换相电流作为次级条件,利用加权函数实现转矩脉动抑制与运行效率的优化平衡方案。以一台3 kw的12/8极开关磁阻电机为控制对象,建立控制系统仿真模型,验证了方案的有效性。