气隙固定磁通可调型永磁调速器极槽配合分析

为了提升永磁调速器的输出转矩,并简化其调速过程中所需机械操动机构,将开槽导体转子结构和机械调磁方法相结合,提出了一种气隙固定磁通可调型永磁调速器.首先,分析新型永磁调速器的结构特征和运行原理;然后,基于理论模型和有限元法分析影响其基本电磁特性的关键因素,重点研究永磁极数与导体转子槽数之间的配合问题,并获取多种极槽配合情况下输出转矩滑差特性以及转矩脉动情况;最后,以输出转矩最大、转矩脉动最小为目标,获取最优极槽配合方案,并制造原理样机,得到其调速特性、功率、损耗和效率.结果表明:每对极导体转子槽数为奇数时,转矩脉动小;每对极导体转子槽数为偶数时,转矩脉动较大,并且随着每对极导体转子槽数的增加,转矩脉动降低.

永磁无刷直流电机噪声分析

与传统异步电动机相比,永磁无刷直流电机不仅具有高功率因数,较大起动转矩,可靠的运行能力,而且具有控制方式简单,调速性能平滑特点。但是,随着国际市场打开,我国电机产品不能进入国际市场原因之一,就是噪声指标不符合国际要求,因此,加强电机振动与噪声研究已成为当下研究迫切需要,现以永磁无刷直流电机为例,对国内外该电机研究现状进行调查,通过对电机电磁噪声进行解析计算和有限元分析,对比分析极槽配合、极弧因素、永磁体以及定子槽尺寸等因素,得出影响永磁无刷直流电机噪声控制方法。

不等宽永磁体削弱表面永磁电机齿槽转矩方法

与现有的改变永磁磁极极弧系数和不同极弧系数组合的齿槽转矩削弱方法不同,研究了一种新的改变极弧系数的方法削弱表面永磁电机的齿槽转矩。在该方法中,除一块磁极外,其它磁极的宽度都相同,利用解析法推导了在保证永磁体用量不变的情况下,改变极弧系数时齿槽转矩的表达式,给出了极弧系数的确定方法,并利用两台电机进行了有限元法分析。仿真结果表明:所给出的极弧系数确定方法可有效地削弱每极整数槽的表面式三相永磁同步电动机的齿槽转矩。

极槽匹配对直驱式永磁风力发电机性能的影响

直驱式永磁风力发电机具有高效率、运行可靠和结构简单等优点,如何通过适当选择定子槽数及极数来改善发电机的性能、降低成本,是直驱式永磁风力发电机设计的一个重要问题。本文以输出功率为1.5MW的直驱式永磁风力发电机为例,根据风力发电系统中永磁发电机低转速、多极数、大体积的特点,基于场路耦合有限元法对风力发电机的性能进行分析。在发电机体积相同的情况下,比较和分析了定子槽数和极数对永磁风力发电机的性能的影响。

舵机用大功率永磁同步伺服电机电磁设计

针对舵机用大功率永磁同步电机转动惯量低、转速高、功率密度高和短时工作制的特点,对定子绕组形式和槽极数配合的合理选择做了介绍,并确定了电机基本尺寸。电机采用18槽4极分数槽双层短距分布绕组,电磁场有限元分析和试验结果表明,电机永磁电动势波形正弦度高,电机齿槽转矩低,转矩脉动低,输出转矩高,转动惯量低,具有较高的动态响应性能。

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。

极槽数相近的永磁同步电动机漏磁因数分析与计算

永磁同步电动机的漏磁因数对电动机中永磁材料的利用率、抗去磁能力和电动机的性能有较大的影响。对于永磁电动机不仅存在传统意义上的极间漏磁和端部漏磁,还包括齿顶漏磁,因此准确计算极槽数相近的电动机的漏磁因数非常重要。利用Ansoft软件对极槽数相近的电动机的磁场进行模拟,研究了齿顶漏磁的分布情况,总结出漏磁因数的计算方法。计算数值与试验值比较吻合。

极弧系数与极槽配合对直驱永磁同步发电机齿槽转矩的影响

为了削弱直驱永磁同步发电机的齿槽转矩,根据其结构特点,研究了极弧系数和极槽配合对齿槽转矩的影响。首先,采用解析法确定了对齿槽转矩有影响的气隙磁密平方的傅里叶分解系数,并得到了傅里叶分解系数与极弧系数的变化函数关系,进而分析了极弧系数对齿槽转矩的影响,然后用有限元法对不同极弧系数下的齿槽转矩进行了计算,验证了解析法的正确性,最后,通过24台样机的设计数据,分析总结了不同极槽配合对齿槽转矩的影响规律。结果表明,合理选取极弧系数和极槽配合,可以有效削弱永磁同步发电机的齿槽转矩。

圆筒型永磁直线电机的设计及有限元分析

圆筒型永磁直线电机是一种新型的电力传动装置,它能将电能直接转换成直线运动所需的机械能,并且具有反应速度快、结构简单等优点而广泛应用于直线驱动领域。为了改善圆筒型永磁直线电机气隙磁密波形的正弦性并提高其推力性能,结合有限元分析法分别从槽极数配合、绕组分相、初级铁心长度选取等方面系统地分析了各参数对电机性能的影响。最终确定圆筒型永磁直线电机结构参数,所得结论为圆筒型永磁直线电机设计提供理论依据。

矿用潜水泵高功率密度永磁同步电机极槽配合选择分析

永磁同步电机的极槽配合是影响电机齿槽特性和电磁特性的重要因素之一,而齿槽转矩和反电势谐波会产生振动和噪声,严重时会提高电机温升。为了保障矿用潜水泵进行煤矿水害应急救援时设备运行的安全性和稳定性,以132kW永磁同步电机为对象,重点研究了削弱齿槽转矩和含有较少反电势谐波的极槽配合选择原则,首先分析了齿槽转矩的产生机理,并推导了齿槽转矩的解析表达式,分析极槽配合对齿槽转矩的影响,提出削弱齿槽转矩的极槽配合选择原则;然后提出了三种常用极槽配合方案,分别建立永磁同步电机的有限元仿真模型,分析得出反电势中的谐波分量和幅值,得出谐波含量最少、反电势波形更趋近于正弦波的极槽配合方案;最后仿真三种方案的齿槽转矩,验证之前提出削弱齿槽转矩选择原则的正确性。综合以上两种结果,分析对比得出矿用潜水泵高功率永磁同步电机极槽配合的方案。

多极永磁同步电动机的研究

提出一种多极永磁同步电动机,在结构上采用新颖的极槽匹配方法,可以减少定子槽数,减小电机体积,提高电机的单位体积出力。从分析电机电磁场的角度出发,采用有限元法,推导、建立电机的数学模型,计算其磁场分布,探讨其运行机理,并通过实验对计算结果进行验证。

多极少槽永磁同步电动机齿顶漏磁的计算与分析

多极少槽永磁同步电动机其磁场分布比较复杂,不仅存在传统意义上的极间漏磁和端部漏磁,还包括齿顶漏磁,因此准确计算该类电机的漏磁因数非常重要。本文应用Ansoft软件对多极少槽电动机的磁场进行模拟,得出了齿顶漏磁的分布情况,总结出了含有齿顶漏磁的永磁同步电动机漏磁因数的计算方法,计算结果与试验值比较吻合。

关于半整数维波动方程求解的几点注记

半整数维波动方程体现的是一种由点及线、由线及面、由面及体的抽象思维方式,能够在较小求解成本、较高求解效率下揭示各种形式的波在空间中的传播特性,然而其内在机理相对复杂、对细节把控要求较高,其求解具有一定的技术门槛。以频域有限元方法为例,从1.5维声波、弹性波方程及其耦合形式的推导起步,对完全匹配层(PML)拉伸尺度选取、等效积分弱形式推导、耦合边界条件设置、极点规避等技术细节进行注记。采用声波与弹性波耦合的1.5维波动方程对二维问题进行求解,频域有限元数值解与解析解高度吻合。思想方法容易延用到由2.5维波动方程表征的,基于其他数值模拟方法的各种三维波动问题。此外,构造了3.5维波动方程的一个求解基准,为四维空间波传播特性的研究打开了局面。

激光热效应对PPLN晶体倍频效率的影响

从准相位失配关系出发,研究了PPLN晶体倍频效率与温度的关系,针对温度对折射率与极化周期的影响,分析了激光热效应对准相位匹配系统谐波转换过程的影响。采用有限元分析法计算了PPLN材料内部温度分布状况,并对热效应影响下晶体内部倍频效率变化情况进行了计算。计算结果表明:在不同基频光功率密度下,在倍频过程中晶体温度及通光方向截面折射率的分布不同,在倍频晶体出射面倍频效率的分布也不同;随基频光功率密度增大,晶体整体温度与折射率增大,出射端面倍频效率分布随基频光功率密度变化而变化;与理想条件倍频系统相比,激光热效应对晶体倍频效率有一定的影响。

近极槽数永磁无刷直流轮毂电机齿顶漏磁优化

近极槽数永磁无刷直流轮毂电机的齿顶漏磁较大,严重影响着电机的力能指标。降低近极槽数轮毂电机齿顶漏磁对于提高电机性能有十分重要的作用。优化齿顶漏磁常用的方法是改变电机的极槽配比、极弧系数等,然而这些方法会受到电机设计要求、材料利用率以及空间利用率等因素的限制。在这些方法基础上,基于均匀气隙直流电机气隙磁场模型,分析电机定子齿顶冠部对齿顶漏磁以及电机损耗的影响,并基于一70极63槽三相无刷永磁轮毂电机样机参数,通过Ansoft软件RM、Maxwell 2D进行验证。在此基础上提出一种新的定子硅钢片叠压方式,以减弱近极槽数轮毂电机齿顶漏磁,降低电机漏磁系数,进而为电机优化提供一种新的优化方法并用Maxwell 3D验证其可行性。

永磁同步电机极槽组合优化的研究

齿槽转矩是影响永磁同步伺服电机低速平稳性的主要原因。本文先通过能量转换概念分析了永磁电机的转矩特性,进而分析和推导了齿槽转矩的解析表达式。针对4极12槽、15槽、18槽的不同极槽组合进行分析,从理论上得出4极15槽这种极槽组合可明显削弱齿槽转矩。在这种极槽组合的基础上,通过合理的绕组连接,可改变磁链中的谐波分量和幅值,有利于反电势波形更趋于正弦波。最后采用有限元对其进行仿真验证,证明上述提出的方法正确有效。

异步电机定子模态分析及定转子槽配合对其噪声的影响

异步电机中振动和噪声是电机发展的主要问题之一,其噪声产生机理的研究是关键。针对异步电机模型,利用ANSYS软件建立电机定子结构模型进行模态分析,通过理论计算电机定子的固有频率,并将两者进行比较分析;研究电机在相同定子不同转子槽数下对噪声级的影响。比较异步电机的力波频率和力波阶次,为避免电机共振的发生提供依据。

一种削弱电动汽车内嵌永磁同步电机齿槽转矩的方法

为了削弱电动汽车用V型内嵌永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)的齿槽转矩,提出一种在转子极面开设矩形辅助槽的方法。基于能量法对齿槽转矩进行解析分析,研究气隙磁密对齿槽转矩的影响,以3相8极48槽V型IPMSM为例,对电机模型采用气隙分层法剖分网格,提高了仿真精度,利用ANSYS有限元法研究电机转子极面辅助槽偏移角度、形状和尺寸对齿槽转矩的影响规律并确定了最佳参数匹配。结果表明,该方法可有效削弱电机的齿槽转矩峰值,降低转矩脉动,提高电机的平均转矩。

离心血泵用无刷直流电机优化设计与分析

针对影响离心血泵用电机噪声与振动的气隙磁场和齿槽转矩,对不同极槽配合和不同永磁体充磁方式的永磁无刷直流电机进行了对比分析。首先,在满足离心血泵性能要求的前提下,对电机进行了初步设计,确定了电机的主要技术参数和尺寸。接着,借助有限元分析软件,对比分析了不同极槽配合电机的气隙磁场,对比分析了不同永磁体充磁方式电机的气隙磁场和齿槽转矩。分析结果表明,4极12槽采用平行充磁永磁体充磁方式的电机电磁特性较好,齿槽转矩较小,性能较优。最后,确定了电机的具体参数,完成了电机的优化设计。这些研究为离心血泵用电机的低噪音设计提供了一定参考。

新型电子变极式五相永磁电机的优化设计

针对变极效应可以拓宽牵引电机的速度运行范围,结合多相电机的特点,研究了一种新型电子变极式五相表贴式永磁电机。它的特点是在电机运行时通过控制注入的基波和三次谐波电流,改变极性(p和3p),实现在电机不关停的情况下达到电子变极的效果,拓宽电机恒功率运行范围。基于绕组函数理论,研究了该新型电机的分数槽集中绕组的槽/极数组合的选取;对表贴式双极性永磁转子的结构进行了设计。利用有限元方法对电机性能进行分析,验证了该设计的有效性。