Investigation on Static Characteristics of an Axial-Flux Permanent Magnet Machine with Coreless Stator

The static characteristics of an axial-flux permanentmagnet( AFPM) machine with coreless stator were investigated.Two-dimensional analytical method for prediction of the no-load magnetic field in the AFPM machine with coreless stator was derived. Electromotive force( EMF) and axial attraction force were deduced from the analytical method. These values obtained from analytical method were compared with those from finite element method( FEM) and agree well. Finally,a prototype was built for experimental validation and back EMF was measured. The results confirmed the validity of the proposed analytical method.

采用异频电流激励法开展发电机定子铁芯损耗试验的可行性研究

发电机在运行中由于热和机械力的作用,引起片间绝缘损坏,造成短路,在短路区域形成局部过热,会危及机组的安全运行,因此对发电机定子铁芯进行损耗试验有重要意义。为解决现有试验方案在进行大型机组试验时绕线困难等问题,本文提出了一种采用异频电流激励法开展发电机定子铁芯损耗试验的方法。采用ANSYS Maxwell建立仿真分析模型,通过对幅值相同、频率不同的励磁电流下的铁芯发热情况进行分析,论证了采用异频电流法开展发电机定子铁芯损耗试验的可行性。

常规螺杆泵定子有限元求解策略

螺杆泵定子橡胶不仅是易损构件,而且它与转子的配合状况对螺杆泵的工作性能影响显著,为此需要围绕上述问题开展相关的研究工作。目前,还没有能够直接对实际工况下的定子橡胶的变形和受力状态进行测试的有效手段,因此对螺杆泵定子进行有限元分析自然是有益的尝试。利用有限元分析软件ABAQUS,对螺杆泵定子进行研究,得出了螺杆泵定子在不同工况下的受力状态和变形规律。针对常规螺杆泵受均匀和非均匀内压情况,对空间模型与平面应变模型所求出的定子的应力、应变和内轮廓节点位移进行了比较。通过对比分析论证了三维模型和平面应变模型所求出的定子橡胶衬垫在内压作用下其内轮廓线位移是一致的。因此,在这种情况下可以用平面模型来代替三维模型,从而大幅度提高了求解效率。

常规螺杆泵定子有限元分析

螺杆泵定子橡胶不仅是易损构件,而且它与转子的配合状况对螺杆泵的工作性能影响显著。目前,还没有能够直接对实际工况下的定子橡胶的变形和受力状态进行测试的有效手段,因此对螺杆泵定子进行有限元分析自然是有益的尝试。重点研究定子橡胶衬垫内轮廓线的变形规律,而应力和应变分布情况仅作为辅助性的分析;对螺杆泵工况的考虑方面,重点研究均匀内压作用的情况,再考虑工作压差以及定子与转子的装配等所引起定子橡胶的变形和受力的变化。利用有限元分析软件Abaqus,对螺杆泵定子进行研究,得出了螺杆泵定子在不同工况下的受力状态和变形规律以及定子材料参数对变形规律的影响。利用此规律可对螺杆泵进行优化设计,提高其工作效率。

汽车爪极发电机定子模态分析和固有频率计算

建立爪极电机定子结构的三维有限元模型,利用ANSYS软件对其进行模态分析,计算爪极电机定子的固有频率。结果表明,定子6阶模态对爪极电机噪声和振动的贡献最大。

等壁厚螺杆泵定子的有限元分析

重点研究了等壁厚螺杆泵定子橡胶衬垫内轮廓线的变形规律,对其应力和应变分布情况作了辅助性分析;研究均匀内压作用情况下,考虑工作压差以及定子与转子的装配等所引起定子橡胶的变形和受力的变化。利用有限元分析软件Abaqus,对等壁厚螺杆泵定子进行研究,得出了螺杆泵定子在不同工况下的受力状态和变形规律,以及定子材料参数对变形规律的影响。利用此规律可对等壁厚螺杆泵进行优化设计,提高其工作效率。

基于定子齿削角的近极槽永磁同步电机振动噪声削弱方法

对于近极槽永磁同步电机而言,其振动噪声特性具有许多的特殊性。本文首先分析了分数槽永磁同步电机在定子齿削角时永磁体产生的气隙磁通密度分布表达式,然后利用所推导的解析表达式计算了在不同齿削角度情况下的各次谐波幅值,最后分别应用有限元法与解析公式计算分析了齿削角方法对电机振动噪声所带来的影响。结果表明,对定子应用齿削角的方法可有效降低近极槽表贴式永磁同步电机的振动噪声。

一种新型双C型定子横向磁通永磁发电机

横向磁通永磁电机以电负荷和磁负荷在空间上相互解耦,能获得较高的功率密度而闻名。因其同时具有低速、大转矩及多极数的优点而适用于直驱风力发电系统。与传统横向磁通永磁发电机相比,该文提出的新型双C型定子聚磁式转子的横向磁通永磁发电机空间利用率得到明显提高。对发电机的基本结构和运行原理作了详细的描述。为了验证双C型结构在原理上的可行性,采用三维有限元分析计算了空载磁场分布,对其静态特性和瞬态特性包括磁通密度、电枢反电势,以及电枢自感波形进行了研究,对发电机的齿槽转矩也进行了分析。结果表明,双C型定子结构可以显著提高横向磁通永磁发电机的功率密度。最后设计研制了一台三相1 k W样机,并进行了实验,实验结果与理论分析基本一致。

电动车用定子双馈电双凸极电机的设计与电磁特性

介绍了定子双馈电双凸极(SDFDS)电机的设计方法,导出了电机尺寸方程,设计了一台三相12/8极电机样机。基于二维有限元对电机的磁场分布、磁链、反电动势、电感和静态转矩等电磁特性进行了计算和分析,计算中考虑了励磁磁场和电枢反应的相互作用。样机实验结果验证了设计方法和理论分析的正确性,为该电机的进一步研究和控制系统的设计奠定了基础。

航空发动机整机静子建模与刚度验证

基于建立航空发动机整机状态的结构动力学分析有限元模型要求,对应用于静子机匣的不同有限元网格模型进行了对比分析,并将其组装成整机模型,进行了各支点的静柔度计算和对比试验。结果表明:对静子建模可分为主承力和其他机匣部件分别进行。承力机匣采用实体单元模型,有效模拟其刚度特性;传力机匣采用壳单元模型,在保证计算精度的前提下减小计算规模。通过对整机静子模型状态下轴承座静柔度计算与试验结果的对比,验证了整机静子模型刚度分布的有效性,经过质量修正后可以为整机状态结构动力学分析提供模型。

微型超声波电机定子振动特性有限元分析

利用有限元法对齿状环形行波型微超声波电机定子的振动特性进行了计算分析.建立了定子弹性体和压电体耦合的有限元模型,利用SOLID45单元将定子编制成ANSYS有限元软件的宏文件,以便于改变定子尺寸并自动生成相应的有限元模型;探讨了不同结构参数对压电定子动态性能的影响,得到了各结构参数对压电定子模态频率的影响曲线.研究结果表明,定子弹性体与压电体之间的胶粘层对定子模态频率的影响很小,在分析过程中可以忽略;定子的振动主要以弯曲模态为主,其振动频率随压电陶瓷和定子环厚度的增加而增大,随定子齿高、齿数和内径的增加而减小.

圆柱弯曲型超声电机定子的结构优化

为满足圆柱弯曲型超声电机定子的结构设计要求和改善现有的设计方法,该文采用参数化设计语言ADPL自编制的优化设计程序对定子结构进行了优化,并制作出定子直径30mm、长34mm的圆柱弯曲型超声电机原型机。优化计算与实测结果表明,压电陶瓷片的中心位置十分接近于定子弯曲振型的波谷中心,定子驱动端与末端振幅比值的计算值与实测值基本吻合。

开关磁阻电机磁路优化设计及性能分析

以三相6/4极开关磁阻电动机为研究对象,借助Ansoft软件对电机磁路进行分析计算,建立铁耗数学模型,优化结构参数,研究减少铁耗的方法。分析了极弧对转矩脉动的影响。系统调试结果证明电机性能可以满足使用要求。

静压、压差与泊松比对定子衬套变形的影响

静压、压差及橡胶泊松比对螺杆钻具的输出性能和机械效率有至关重要的影响。以用量最多的5/6头螺杆钻具的定子衬套为研究对象,利用有限元软件,分析了静压及静压与压差同时作用时定子衬套的受力状态、变形规律以及橡胶泊松比对衬套变形规律的影响。结果表明,静压的改变不影响变形规律,但对变形幅值影响很大,会影响密封性能;压差作用会引起衬套变形规律与变形幅值的变化,随内压增加,压差对衬套变形的影响有所减小;橡胶泊松比的微小变化即会对定子衬套变形规律产生非常大的影响,因此,应严控橡胶质量,尽量增大定子橡胶的泊松比。研究结论可用于指导衬套过盈量的选取及线型的优化设计,以提高螺杆钻具工作效率。

定子分割式轴向磁通切换混合励磁同步电机三维有限元分析与实验研究

提出一种定子分割式轴向磁通切换型混合励磁同步电机,分析电机的工作机理和电磁特性,制作样机进行实验验证。基于三维有限元方法,建立了电机的有限元分析模型,获得了电枢绕组磁链、空载电动势及绕组电感等电磁特性;分析了不同励磁电流下的气隙磁场分布和调磁特性;根据理论分析结果试制了一台样机,测试了电机的空载电动势和调磁特性等。分析结果表明:通过调节励磁电流,线圈磁通变化明显,调磁效果较好;实验结果验证了理论分析的正确性。

基于刚粘塑性有限元法的定子挤压工艺仿真

该文讨论了油泵定子传统成形方法的局限性,提出了采用温挤压工艺成形油泵定子的新工艺,为验证新工艺的可行性以及降低产品开发周期与模具成本,对油泵定子温挤成形过程的有限元仿真分析,优化了成形工艺及模具参数,通过与物理试验比较,验证了数值模拟分析的准确性。研究结果表明①采用新工艺可以成形出机械性能好、材料利用率高的油泵定子;②采用数值模拟优化后的坯料,可以成形出锻件质量好,综合机械性能高的产品;③生产试验表明,有限元数值模拟是分析金属塑性成形问题的一种先进的、有效的方法,采用数值模拟优化后的方案对锻件进行生产试制,可以获得成形质量好的锻件,且模拟结果与生产试制结果一致。

双定子永磁同步发电机(Ⅱ)——有限元分析及样机试验

对双定子永磁同步发电机进行了有限元分析计算和样机试验,验证了本系列前述文章中将响应面法应用于双定子永磁同步发电机电磁设计的有效性及电机性能的优越性。针对5kW的样机电机,在不考虑散热差异的前提下,双定子永磁同步发电机的功率/体积密度比内转子永磁同步发电机提高50%左右,额定工作效率达90%,且在很广的负载范围内都具有很高的运行效率,额定电压调整率只有6%。

行波超声马达定子谐振频率的分析计算

针对行波超声马达的一种结构,通过等效简化其复合材料定子的模型,推导了定子谐振频率的近似计算方法;还利用有限元法分析计算了定子的振型及其谐振频率;两种方法的结果基本相符,说明基于简化模型的近似计算方法能够反映定子振动的实际情况,这有益于定子结构设计中合理确定相关参数,提高马达的效率和性能。

基于有限元方法的双定子永磁同步发电机齿槽转矩研究

永磁电机不通电时永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用,产生齿槽转矩,引起永磁电机低速起动困难。为了有效地削弱双定子低速稀土永磁同步发电机齿槽转矩,在目前国内外永磁电机齿槽转矩研究的基础上,建立了双定子低速稀土永磁同步发电机齿槽转矩的解析表达式,针对表达式中影响齿槽转矩大小的因素,利用有限元方法进行了仿真分析,得到了影响齿槽转矩大小的变化规律,为发电机最优设计提供重要依据。

双馈感应发电机定子绕组匝间短路时电磁特征

双馈感应发电机逐渐成为风力发电机的主流机型,其容量越来越大。绕组匝间短路是双馈感应发电机常见的故障之一,为了研究电机定子匝间短路故障时的电磁特征,基于有限元和多回路理论建立了电机的数学模型;采用该模型计算了一台5.5 k W感应电机定子绕组匝间短路时的定转子电流以及电磁场,得到了电机正常与故障两种情况下的磁场分布以及定转子电流的波形。通过对比分析健康电机与故障电机的磁场以及定转子电流,得出了双馈感应发电机定子绕组匝间短路时的故障特征:定子绕组匝间短路使得气隙磁场中出现了分数次以及偶数次谐波,定子三相电流不再对称,三相电流的幅值均有增加,故障所在相的电流增幅最大,且故障相与其超前相的相位角随着故障程度加深而变大且大于120°。