永磁发电机转子滑环结构有限元分析与研究

新能源发电领域风力发电机组运行质量的好坏及使用寿命的长短,发电机转子滑环起决定性作用,滑环中护环与转轴配合间隙的确定是目前风电机组发电机结构设计与装配技术难点。通过对目前风电行业通用的某型号风力发电永磁发电机转子滑环结构建立分析模型,根据滑环工作条件下对不同配合情况进行有限元仿真分析,通过仿真最终获得最佳的间隙或过盈量,使发电机能满足最佳工作要求,从而找到滑环结构设计的最佳值,为滑环结构设计及同类结构设计提供理论参考。

考虑加工精度等级的核动力潜艇永磁电机转子结构不平衡振动响应分析

针对低速巡航下核动力潜艇永磁电机转子振动控制要求高、且因永磁体结构磁干扰难以通过动平衡机进行不平衡量控制的问题,提出一种从加工工艺精度来减少转子结构不平衡振动响应的分析方法,以满足潜艇巡航时低振动隐蔽性的需求。首先根据零部件加工工艺情况,构建出五种典型加工工艺的公差模型,揭示加工精度等级与转子结构不平衡量之间的内在关系,然后采用有限元法,建立典型加工工艺下转子不平衡激励下的动力学模型,通过稳态同步响应分析得出转子的振动响应图谱,最后根据振动响应值大小来评价加工精度等级对转子振动的影响程度,找出巡航状态89 r/min额定转速下电机转轴同轴度加工精度对电机振动幅值影响最大,而电机转轴端面平面度的影响最小。论文结论可为在满足装配需求前提下转子加工精度等级的优化提供参考。

双馈风力发电机塔上修复技术关键工艺研究

双馈风力发电机经过长期运行后,转轴易产生磨损损伤等故障。针对转轴磨损损伤故障提出一种新的修复工艺路线,开发出转轴塔上修复工艺工装,并进行工艺方案设计,经过修复验证,焊接无缺陷,转轴无变形。经实地修复验证成功,对比下塔后修复工艺,极大缩短转轴损伤故障处理时间,提高现场经济效益。

基于磁荷法双边永磁同步直线电机电磁特性研究

本文采用磁荷法分析了双边长初级、永磁短次级结构的同步直线电机的磁场分布、次级单边磁拉力、双边初级法向力、电磁推力等电磁特性参数,同时采用有限元仿真的方法进行了计算。结果表明,磁荷法的解析结果和有限元仿真结果具有高度的一致性,验证了本文磁荷法计算方法同样适用于双边永磁同步直线电机的电磁特性分析,拓展了磁荷法的应用范围。

大功率车载驱动电机多工况效率优化

为提高车载永磁驱动电机在特定的周期性工况下的电机效率,并同时满足所需的扭矩-速度输出性能要求和其他体积及热设计约束,本文通过分析给定工况的频次分布,采用若干特征工况点来表征驱动电机在整个周期性工况中的全局效率,并根据这些点进行设计优化。利用该方法设计的优化方案Ⅰ和优化方案Ⅱ,满足在不同条件下的使用要求,提高了驱动电机多工况全局效率。通过电磁仿真说明了该方法的有效性,且大大减少了电机在非线性设计优化过程中的计算时间。

永磁同步电机电感参数计算

本文对永磁同步电机的电感参数特性进行了研究。先是建立了永磁同步电机的在d、q坐标系下的数学模型,并在此基础上推导出了d轴电感L_(d)和q轴电感L_(q)以及电机转矩的计算公式。随后利用有限元法对一台12极54槽的永磁电机的转矩特性进行了计算。结果表明,电机转矩的有限元计算值与基于d、q轴电感的理论计算值基本一致,验证了永磁电机参数计算的有效性,为后续设计电机控制方法提供了重要参考。

双馈异步风力发电机转子半开口槽应用分析

针对双馈异步风力发电机转子嵌线效率较低的问题,提出了将转子槽型更换为半开口槽的方案。选取了某双馈异步风力发电机在制机型,设计了其半开口槽方案,对其进行了电磁仿真计算、转子强度仿真计算及制造成本分析,结果表明:双馈异步风力发电机转子使用半开口槽能满足使用性能要求,转子每槽导体数为4时其制造成本几乎无增加,且能有效提升转子嵌线效率,具有较好的应用价值。

交叉耦合对永磁直线同步电机电磁推力的影响

永磁直线同步电机各项性能指标均与电感参数密切相关,获得更为精确的电感参数对电机性能分析尤为重要。为定位更加准确,提高控制精度,解决在大电流高饱和情况下交叉耦合对永磁直线同步电机电磁推力影响较大的问题,在传统永磁直线同步电机数学模型的基础上,采用考虑交叉耦合的数学模型计算电感参数,并以12极54槽有限元模型为例进行仿真,分析励磁电流增大对最大推力的影响,得到交叉磁阻推力的存在改变了总的磁阻推力进而影响了电磁推力的增长幅度的结论,为后续电机优化设计提供了研究方向。

多级电磁感应线圈炮级间电磁力耦合分析

基于多级电磁感应线圈炮在消防领域发射灭火弹的工程应用,提取多级电磁感应线圈炮具有代表性的首端-中部-尾部驱动线圈搭建电磁-结构耦合分析模型,由麦克斯韦方程组得到了电涡流场的控制方程,分析了驱动线圈反作用方程及反作用力,通过运用ANSYS电磁-结构分析工具,结合工程实际,对多级电磁感应线圈炮驱动线圈的电磁-结构耦合进行仿真分析,分析了多级电磁感应线圈炮级间电磁力耦合特性。表明多级电磁感应线圈炮位于不同部位的驱动线圈触发后运行的动态特性有所不同,驱动线圈级联运行存在电磁耦合现象,在相同电枢、相同脉冲电源触发供电运行时,该耦合力幅值受到驱动线圈级间距影响。

直线电机初级槽型研究

提出了适用于直线电机的初级槽型,并利用Ansys Maxwell软件对各类槽型直线电机的磁场分布、槽内磁密、齿部磁密和气隙磁场进行仿真分析,尤其是电机输出推力及谐波分析等,通过仿真结果的对比,得出了各类槽型在直线电机中的应用优势,为直线电机槽型的设计提供了参考。

兆瓦级特种车载永磁同步发电机优化设计

兆瓦级特种车载永磁同步发电机能效对车辆行驶里程和运行寿命有巨大影响。本文以特种车载850 kW(短时1000 kW)永磁同步发电机优化过程为例,在原有较低功率样机的基础上,通过建立电机效率损耗模型,并基于改进型遗传算法,优化电机齿槽和磁钢结构,改进电机磁路分部,降低电机损耗,从而有效提高电机运行效率。本文借助Maxwell电磁场有限元计算方法和Motor-CAD电机热路法分别计算了电机损耗与温升,检验了优化方法的可行性,并结合实际样机试验,验证了该方法的有效性。

一种随动电缆引出支架结构设计及优化

引出支架是旋转机械装置的一个重要部件。根据实际使用需求,支架需承受较大往复扭转力,并具备现场有限空间内简易拆装性能。本文以某旋转机械装置为例,介绍了一种随动电缆引出支架的设计思路,在现有的支架结构基础上,利用有限元仿真软件Ansys Workbench,分别对支架进行了静力学分析和模态分析计算,根据计算结果对支架进行了结构优化,使其满足设计要求。

利用SOLIDWORKS实现电缆布置的三维设计

SOLIDWORKS软件是常见的三维模型设计软件,针对电缆布置的三维设计,文章介绍了电缆参数的设置方法,常用电缆附件的设置方法及电缆布置模型的建立方式。根据工程应用表明,此方法建立的三维模型能够精确测量电缆的实际使用长度,合理地实施电缆安装工作。

Cr对Fe-Cr-C-Nb-V系堆焊合金组织及耐磨性的影响

通过埋弧堆焊将复合粉粒与H08A实芯焊丝制成Fe-Cr-C-Nb-V系堆焊合金,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)研究Cr含量对其组织和耐磨性的影响。结果表明:Fe-Cr-C-Nb-V系堆焊合金组织由α-Fe与沿晶γ-Fe等基体和(Nb,V)C、M7C_(3)、M_(3)C(M为Fe,Cr,V等)等硬质相组成;随Cr含量增加,针状铁素体数量减小,奥氏体体积分数增加,(Nb,V)C相尺寸及数量基本稳定,沿晶(Fe,Cr,V)_(7)C_(3)碳化物的数量增加,形貌由点状变为枝状。湿砂橡胶轮式磨损试验表明,Fe-Cr-C-Nb-V系堆焊合金耐磨性先升高后降低。提高主要与γ-Fe基体的Cr固溶强化,十字花状、条状、点状等形态的(Nb,V)C弥散并协同强化作用相关,降低与沿晶(Fe,Cr,V)_(7)C_(3)碳化物析出相关。γ-Fe体积分数、沿晶(Fe,Cr,V)_(7)C_(3)碳化物的数量及形态影响合金的冲击韧性。

高导热少胶整浸绝缘结构环境试验研究

为研究高导热少胶整浸绝缘结构的可靠性,通过模拟高导热少胶整浸绝缘结构在盐雾、湿热、温度交变环境的运行情况,对高导热绝缘结构线圈试样进行匝间冲击试验、对地耐压试验、电气耐久性试验和环境试验。结果表明:在现有VPI绝缘体系下,高导热少胶整浸绝缘结构不仅具有满足高压电机的技术条件,电气性能还具有良好的环境适应能力。

磁流体推进器优化设计及对比研究

为降低船舶推进噪声,提升船舶隐蔽性能,本文针对主要的磁流体推进器拓扑进行了优化设计与对比研究,对这几种磁流体推进器的拓扑结构分别进行参数化建模,建立对应的解析模型。基于解析模型计算每种磁流体推进器的性能参数,全面分析了结构参数和激励特性对于磁流体推进器性能的影响性。并且基于结构参数与激励特性的分析,在一定的约束内完成各类拓扑结构的优化设计。根据每种磁流体推进器性能最优的解重新建立模型,考虑实际应用时的场景,对比分析这些磁流体推进器的性能特点,并指出各类的磁流体推进器类型提升性能的方向。

过盈配合径向压力经典计算与仿真分析对比

过盈配合在机械结构中应用广泛,其径向压力决定了过盈连接能够承受的转矩和轴向载荷。经典公式计算过盈配合的径向压力需带入包容件和被包容件的弹性模量、泊松比、内外径以及公称直径,计算过程冗长,而仿真分析计算十分便捷且计算结果准确。本文以公称直径为φ160的三种经典基孔制过盈配合为例,通过经典计算方法和有限元仿真方法分别计算其径向压力并进行对比。经计算对比分析经典计算方法和有限元仿真方法得出的结果基本吻合,其差值百分比在6%以下。可见按照本文所设置的边界条件用仿真分析方法得到的径向压力已具有较高的精度。

10 kV防爆电机定子绕组匝间绝缘结构研究

为提升防爆电机匝间绝缘结构的可靠性,针对10 kV防爆电机定子线圈在进行匝间耐压试验过程中出现的批量爬电击穿现象,对匝间绝缘结构试样和模拟线圈试样进行耐压试验、起晕电压试验和击穿试验。结果表明:匝间绝缘采用薄膜补强云母带半叠包结构时,各项性能最优,且满足防爆电机对匝间绝缘的要求,同时解决了定子线圈匝间耐压试验时出现的爬电击穿问题。

双馈风力发电机槽配合对散热影响分析

随着风力发电市场竞争加剧,需对机组各部件进行成本控制。目前市场中占比最大的为双馈式机组,双馈风力发电机为双馈式机组的主要部件,故需对电机进行成本控制,而影响电机成本的因素主要为绕组温升。本文介绍双馈风力发电机设计时定、转子不同槽配合对电机温升的影响,利用分析软件对不同槽型配合方案进行通风散热分析,并结合电机试验数据进行温升对比,得出散热更加合理的槽配合方案,提高电机性价比。

大型交流电机扇形片复冲模设计优化及制造工艺改进

电机冲片制造对模具质量和寿命要求越来越高,文章针对当前制造的扇形片复冲模在使用中存在的易蹦刃、刃口易钝化、毛刺超差等问题,选取了批量较大的异步电机扇形片复冲模进行改进优化。从模具结构设计、材料使用及加工工艺上进行了系列改进,并通过运用的实践证明本次改进效果非常明显,模具质量得到大幅提高,满足了当前需求。