基于Ansoft汽车爪极发电机电磁分析与设计

通过Ansoft软件对汽车爪极发电机进行三维建模,应用Maxwell场积分器计算电机各辅助线上磁压降与各辅助面上磁密分布,分析其磁场分布及工况运行下电枢反应对电磁性能影响。由Simplorer与RMxprt联合仿真得到汽车爪极发电机运行时输出电压、电流波形,Maxwell 3D有限元计算结果与样机实测输出特性一致,验证了电机设计方案与分析的正确性。     

爪极电机空载时三维磁场的数值分析和电感计算

该文通过三维电磁场数值分析方法对一台35A交流汽车爪极发电机的空载磁场分布进行了计算，分析了电机各部分的磁场以及电机气隙磁密波形，对于不同爪极截面处也进行了计算和磁场显示，在此基础上，利用能量摄动法进一步研究和计算机了空载时电机各绕组的自感和互感，从而得出了空载时的相电压波形；与实测结果比较，证明了计算结果的正确性，对于计算负载时爪极电机的电感以及进一步研究混合励磁的爪极电机均具有一定的参考价值。     

基于Ansoft的爪极发电机空载漏磁分析

针对漏磁影响爪极发电机效率问题,利用Ansoft软件的Rxmprt和Maxwell 3D模块,建立了一台爪极发电机的三维有限元瞬态仿真模型。通过在模型中添加漏磁分析辅助面的方法,分析了电机漏磁分布的规律。在空载、恒定励磁条件下,分析了电机漏磁随转速变化的规律。     

基于Ansoft的爪极发电机漏磁分析与优化设计

针对爪极发电机漏磁大,影响电机效率问题,利用Ansoft软件的Rxmprt和Maxwell 3D模块,建立了一台爪极发电机的三维有限元瞬态仿真模型.通过在三维模型中添加漏磁分析辅助面的方法,分析了电机漏磁分布的规律.在空载、恒定励磁条件下,分析了气隙大小对电机漏磁影响.探究了一种新型的混合励磁爪极同步发电机的漏磁分布情况,并与电励磁爪极电机的漏磁系数进行了对比分析,验证了混合励磁爪极电机在漏磁和效率上的优越性.     

新型爪极发电机的电磁分析

针对爪极式发电机的特殊结构使得气隙间漏磁比较严重的现象,提供了一种爪极间安装有条形永磁体的16爪新型爪极发电机结构。通过逆向工程获得该发电机的三维模型,利用Ansoft软件中的Maxwell 3D模块进行了空载励磁分析,论证了该款发电机的优异性能,为爪极发电机的结构设计和磁场分析提供了理论参考。     

爪极发电机的气隙磁场与结构的优化

采用三维有限元方法对爪极发电机的磁场和结构进行了研究。基于ANSOFT软件对发电机空载和负载气隙磁场进行了计算仿真,反映了电枢反应对气隙磁场的影响,同时利用MATLAB软件对空载气隙磁密进行了谐波分析。通过对爪极发电机漏磁的分析和相关结构的优化,得出了电机结构尺寸与效率的关系曲线,论证了结构尺寸对爪极发电机效率的影响。最后通过基于正交试验原理的方法,优化出了电机结构尺寸的最优解。     

混合励磁双凸极电机三维有限元仿真与数字电压调节技术

并列结构混合励磁双凸极电机的励磁磁链由永磁体和励磁绕组共同产生。建立了该种电机的三维场仿真模型并进行了发电机空载情况下的仿真,所得的空载电压仿真波形和实验结果一致,仿真还得到了励磁电感的大小。通过辨识的方法获得了发电机的传递函数,其中励磁时间常数对应的极点占了主导地位。针对获得的发电机传递函数,利用Matlab软件设计了数字PI调节器的参数。构建了基于TMS320VC33的数字电压调节器,对混合励磁双凸极发电机进行了调压实验,实验结果验证了辨识方法和仿真模型的正确性。     

串联磁路混合励磁爪极发电机的结构设计和特性

针对电励磁爪极发电机效率低、永磁爪极发电机磁场调节困难的问题,提出了一种串联磁路混合励磁爪极同步发电机,利用磁路计算方法和三维有限元的分析研究了这种新型电机各部分的磁通密度大小,确定了合适的极对数和合理的磁钢厚度,探讨了这种新型电机的空载特性、外特性和调节特性.研究表明:串联磁路混合励磁爪极发电机合适的极对数为2,且磁钢厚度存在一个较为合理的优化值;相对于电励磁爪极发电机,它实现了励磁电流的双向控制;相对于永磁爪极发电机它使得输出电压的可调,在更宽的负载范围内实现了输出电压的恒定;在参数相同的情况下,与电励磁爪极发电机相比,该电机具有更高的气隙磁通密度和功率密度.     

基于三维有限元的混合励磁爪极电机仿真研究

针对现阶段传统爪极电机损耗较高、弱磁控制困难等问题,根据爪极电机的相关结构,研究一种新型混合励磁爪极电机的结构特点及励磁原理。利用有限元法,构建新型混合励磁爪极电机的三维模型,使用Ansoft软件对电机的磁场性能进行仿真分析。分析比较了新型电机与传统电机在不同励磁电流下的电枢电流特性,永磁体厚度对电机电枢电流的影响。结果表明,新型电机在低励磁电流和永磁体厚度为气隙的5倍时,有更好的电枢电流和磁场特性。     

新型混合励磁无刷爪极发电机磁场调节特性的有限元分析

针对电励磁爪极发电机效率低、永磁爪极发电机磁场调节困难的问题,提出一种新型结构的混合励磁无刷爪极发电机,该电机由永磁体与励磁绕组共同作用产生电机磁场,通过改变励磁电流的大小和方向,可以实现电机磁场的调节,同时励磁绕组静止,取消了电刷-滑环结构,实现了无刷化,提高了发电机工作的可靠性。由于电机结构及磁路的复杂性,采用三维有限元法对电机的空载磁场分布及磁场调节能力进行了分析,分析结果表明:在结构参数相同的情况下,与电励磁爪极发电机相比,新型混合励磁无刷爪极发电机具有气隙磁通密度高、磁场调节范围宽和低速输出性能好的特点。     

兆瓦级直驱永磁同步风力发电机系统研究

针对兆瓦级海上直驱永磁风力发电系统性能要求高、调试难度大、研制周期长,研究一种电机设计与控制优化结合的场路耦合仿真研究方法。针对带有斜极斜槽结构的发电机性能受多参量耦合影响、PI控制的模型依赖性,研究了利用多变量、多目标耦合优化电机尺寸参量,利用Ansoft有限元法建立发电机精确模型。基于Maxwell与Simplorer对发电机侧双闭环PI控制进行了场路耦合仿真,模拟了四种不同风速扰动、电磁耦合影响参数摄动共同作用下的动态起动过程,结果验证了系统实现最大功率追踪的可行性。     

混合励磁爪极发电机的磁场调节特性分析

针对电励磁爪极发电机输出功率较低、永磁式爪极发电机磁场不可调节的缺点,研究了一种特殊结构的混合励磁爪极发电机。阐述了该发电机的结构组成、工作过程及磁场调节原理,利用三维电磁场有限元软件JMAG分析了其空载磁场分布情况及磁场调节特点。结果表明,与相同结构参数的电励磁爪极发电机相比,混合励磁爪极发电机具有更高的气隙磁通密度和更宽的磁场调节范围等优点,为进一步深入探索爪极发电机提供了一定的理论基础和技术参考。     

新型永磁外转子爪极电机的特性仿真

为了研究具有特殊结构的新型外转子爪极电机的运行特性,在对电机的结构、材料、特点以及运行机理进行分析的基础上,利用有限元分析软件,建立了对电机进行三维电磁场分析的仿真模型。采用场路耦合分析方法,通过ANSYS和CASPOC系统仿真软件的耦合计算,得到了在发电和电动两种状态下的系统仿真特性。仿真结果表明,该种电机具有功率密度和转矩密度大的特点,在发电和电动状态都表现出良好的运行特性。     

基于励磁与调速控制的单机无穷大系统场-路-网时步有限元建模

为了能更准确地分析在整个电力系统受到干扰或出现故障时发电机与电网相互影响的动态问题,建立含有励磁调节系统和转速控制系统的场-路-网耦合时步有限元模型。该模型不但考虑了发电机磁场饱和、畸变以及趋肤效应等非线性因素对电机的影响,同时还考虑了转速的动态变化以及变压器和输电系统参数的影响,并给出了励磁调节系统和转速控制系统的实现方法。为验证模型的正确性,以一台1 407 MV·A汽轮发电机为例,采用该模型对发电机额定并网运行情况下,变压器二次侧(高压侧)A相断路器突然断开这一非全相暂态过程进行了仿真,并与传统的Park方程计算结果进行对比分析,验证了建立的场-路-网耦合时步有限元模型的正确性。     

一种磁悬浮永磁直线电动机的电磁力特性

为消除直线电机数控机床进给系统的摩擦阻力,提出一种自身产生磁悬浮力的磁悬浮永磁直线同步电动机.从描述磁介质的分子环流假设出发,用毕奥-萨伐尔定理导出永磁体外部空间磁场分布的解析表达式,并基于由磁荷法和虚位移法给出的永磁体磁力数值积分公式,椎导出电机悬浮力波动的解析模型,说明斜极对电机悬浮力的影响.利用Maxwell 3D软件建立三维有限元瞬态分析模型,结果证明该磁悬浮永磁直线电动机自身可以产生独立并可控的推力和悬浮力.进一步建立斜极结构下电动机的三维有限元模型,分析结果表明采用斜极结构可以有效的减小电机推力和悬浮力的波动.     

水轮发电机转子三维温度场的有限元计算

建立水轮发电机转子三维温度场计算的数学模型,用有限元法对水轮发电机转子1／2轴向长度的三维温度场进行求解,给出任意一个截面的温度分布曲线。对一台320MW的水轮发电机进行了数值计算。结果表明,最高温度值与实测值基本相符。     

27.5kV永磁机构真空断路器动作特性仿真与试验研究

针对27.5kV永磁机构真空断路器并根据其动作特点,进行了基于Ansoft和Matlab软件的静态、动态特性仿真。首先,建立有限元模型,利用Ansoft软件包对永磁机构的静态特性进行仿真。其次,根据耦合电压平衡方程和达朗贝尔机械运动特征方程,在静态仿真基础上采用Matlab构建永磁机构断路器的运动模型,对永磁机构动铁心、断路器动触头运动特性进行了仿真分析。最后,对设计的样机进行了动态测试,测试结果表明仿真的正确性。     

转子匝间短路时汽轮发电机不平衡特性的分析

针对汽轮发电机转子匝间短路故障难以早期识别的问题,理论分析了该故障引起的定子并联支路不平衡电压和转子不平衡电磁力。通过有限元分析软件Ansoft建立了一台发电机的二维瞬态模型,并应用此模型进行仿真计算,得到正常和几种不同转子匝间短路故障情况下的不平衡电压曲线,并利用麦克斯韦应力张量法得到以上各种情况下的不平衡电磁力曲线。对各条曲线进行比较和频谱分析,得到不平衡特性与槽内短路位置、槽内短路匝数和故障槽位置之间的关系,为该故障的识别甚至定位提供了有力的依据。     

热声发电系统之永磁直线发电机设计

根据热声发电系统的特点,文章选取圆筒式永磁直线发电机作为系统的振子性负载,将传统单一的轴向或径向磁路结构改变为轴向径向混合磁路结构,并利用有限元计算仿真软件ANSOFTMAXWELL 3D,对直线发电机的内部磁场、永磁体所受定位力进行分析计算。计算结果表明,传统结构直线发电机与新型结构直线发电机相比定位力减少了25%。