非倍极比双速电动机绕组排列特例的设计与分析(续94年第4期)

<正>5 槽配合选用 众所周知,三相异步电动机定转子槽配合的选用是电机设计的重要问题之一。齿槽配合选用不当将会引起附加同步转矩、附加异步转矩、单向径向力及附加损耗的增加。附加转矩将会影响异步电动机起动时最小转矩,严重时将使异步电动机无法正常起动。另一方面,定转子各次谐度磁场相互作用,将产生一系列旋转力波,特别是一些阶次较低的旋转电磁力波将会引起走子铁心轭环产生强烈的振动及较强的电磁噪声。 在双速或多速三相异步电动机中,采用不同的绕组连接方法,使定子绕组极对数发生变化,转子鼠笼绕组的极对数随定子绕组极对数的变化而变化,因此,在多速电机中,定转子槽配合的合理选择难度更大,定转子槽配合要同时满足不同极对数时都具有较小的同步转矩、异步转矩,较小的单向径向力及较小的低阶次的电磁力波。     

永磁同步电主轴电磁振动研究

建立了永磁同步电主轴电磁场和电磁振动有限元仿真模型,借助MATLAB软件对振动仿真结果进行频谱分析,得到了电磁力波的波次和频率。将仿真结果与实测加速度频谱进行比较,验证了该有限元模型的实用性。分析了永磁同步电主轴电磁振动产生机理。确定了电磁振动产生的原因是径向电磁力引起的电主轴定子的共振。提出电磁力波形重构的分析方法,消除了与定子结构固有频率相近的谐波成分,从而降低了电主轴的电磁振动。为永磁同步电主轴减振研究提供了一种新的方法。     

转子静偏心状态下机床电主轴电磁力有限元分析

电磁振动是电磁直驱型机床电主轴不可回避的振动来源,为了抑制电磁振动需要探讨其电磁力的频谱特征。推导了三相异步电主轴的电磁力波计算公式,重点分析了转子偏心状态下的电磁力波特点。基于Ansoft电磁场计算软件,建立了某国产电主轴的电磁场有限元分析模型,获得了电主轴的运行特性曲线。研究了转子在不偏心和偏心状态下的电磁力频谱变化规律,结果表明,静偏心会使电磁力力波成分更为丰富; 偏心的增加不会影响电磁力的阶次和频率分布,但与不平衡磁拉力的幅值和低阶力波幅值成正相关关系,将加剧电主轴的振动。     

小型单相异步电动机的槽数选择及其对性能的影响

槽数选择是鼠笼式异步电动机的设计关键。本文在分析气隙谐波磁场的基础上 ,论述了槽配合对同步附加转矩、异步附加转矩、附加损耗以及对电磁振动和噪声的影响 ,并分析比较了单相异步电动机的各种槽配合及其性能     

永磁同步电机的振动控制分析

在永磁同步电机悬浮的理论分析的基础上,对永磁同步电动机产生的电磁力进行分析,并且研究了电磁力的产生过程。最后通过有限元仿真软件ANSYS对永磁同步电动机的结构模态进行仿真分析,得到模态振型和相应的模态频率。研究结果表明,永磁同步电机的振动主要由定、转子之间的径向电磁力引起的,对电机的优化设计及振动控制分析提供一定的理论依据。     

永磁同步电机定子振动特性分析

为了研究永磁同步电机电磁力导致电机振动与噪声问题,采用有限元法对电机气隙磁密进行分析,得到电机在空载运行时的气隙磁场和径向电磁力;接着对永磁同步电机定子系统进行模态分析,获得电机定子系统结构固有频率,分析了径向电磁力对电机模态振动影响;同时采用模态试验,并将有限元仿真数据与模态试验数据进行对比,验证了有限元模态分析的可靠性。结果表明:该永磁电机定子径向电磁力波频率与定子结构模态频率相差较大,不会因电机径向电磁力产生共振.,相关研究工作为永磁电机设计与优化提供参考。     

永磁同步电机常用转子结构的电磁振动分析

由于转子永磁体和定子铁芯之间存在极强的电磁吸力,当转子旋转时会引起电机定子的机械振动。现对不同转子结构的永磁同步电机的电磁振动问题进行分析比较,包括表面式、内置式转子结构,其中内置式转子结构又分径向式和切向式转子结构。首先分析了永磁电机内部的电磁力分布,通过二维电磁场的分析计算,可以得到在不同转子位置时电机内部的电磁力分布。将电磁力耦合到电机的瞬态结构有限元模型中,可以计算得到永磁同步电机的振动特性。     

基于电磁力分析的永磁同步电机研究及优化

针对永磁同步电机中电磁力作为电磁噪声主要激励源的问题,仿真分析12槽4极永磁同步电机径向电磁力的分布,从谐波成分和幅值两方面研究径向电磁力,并与电机固有频率相比较,判断径向电磁力是否容易造成共振。通过对比分析不同定子槽口宽度和磁体宽度对径向电磁力的分布及谐波幅值的影响,为进一步研究电机电磁噪声提供仿真分析依据,同时为电机优化设计提供参考。     

车用永磁同步电机径向力波灵敏度分析和优化

为了降低电动车电磁噪声,以电动车用永磁同步电机为研究对象,建立了有限元参数化模型,计算径向力波.通过解析法和试验,验证了有限元参数化模型的正确性.应用该模型,以永磁体厚度、气隙长度、定子槽中心宽度、定子槽开口宽度4种结构因素为设计变量,以1阶、2阶、3阶径向力波能量和径向力波均值最小为目标函数,进行了影响径向力波的结构因素灵敏度分析.结合电机设计要求,提出了改变气隙长度和定子槽中心宽度的参数优化方案,有限元计算结果显示优化方案改善了径向力波.     

非晶合金永磁电机的电磁振动噪声计算与分析

针对非晶合金用作电机铁芯材料会引起电机振动噪声性能变差的问题,对非晶永磁电机的电磁噪声与振动特性进行了研究。使用非晶合金材料Metglas2605SA1作为永磁电机的定子铁芯,采用电磁-机械-流体耦合的有限元计算方法,计算了非晶电机的电磁场分布、电磁力大小、电机定子部分的振动速度、振动加速度、振动位移变形以及电机周围的噪声分布,并对电机的振动特性进行了频谱分析。研究结果表明:径向电磁力是电机产生电磁振动的主要原因,非晶电机的振动变形和噪声水平都明显大于硅钢电机,非晶电机的噪声高出硅钢电机5 dB。     

混合定子铁心再制造电机应变数值仿真与转矩不平衡分析

提出将永磁电机的机壳、端盖、转子等零部件留用,定子铁心更换为由非晶合金叠片和硅钢叠片轴向混合叠压而成的混合定子铁心的永磁电机再制造方式。以一台混合定子铁心再制造电机为对象,分析了电机的空载气隙磁密轴向分布规律;计算了非晶合金定子和硅钢定子对应的径向力密度,应用电磁机械耦合模型对再制造电机应变进行数值分析;研究了再制造电机单位电磁转矩轴向分布规律,给出了再制造电机电磁转矩计算公式,发现了非晶合金定子和硅钢定子对应电磁转矩不相等引起的转矩不平衡现象,分析了转矩不平衡对转子铁心的影响。制作了再制造电机并进行了振动试验,试验结果证明了分析的正确性。     

电磁轴承-无轴承电机系统在转子主动控制的应用研究

主动磁轴承借助电磁力来控制转子的振动,无轴承电机在实现转矩控制的同时实现电机的悬浮控制。本文在对永磁偏置三自由度电磁轴承和两自由度无轴承电机的磁悬浮机理一般性描述的基础上,分析了其产生的悬浮控制力。并以转子电磁振动为研究对象,结合电磁轴承和无轴承电机的特点,提出利用一种新型的五自由度磁悬浮异步电机作为执行机构对转子电磁振动进行主动控制,实现了转子系统稳定工作。此系统可以有两方面的应用,既可以用做转子的支承,也可以用做转子振动主动控制的增稳。     

考虑定位力及波纹力的电磁悬架作动器波动力抑制方法

针对轮边驱动电动汽车设计了一种直驱式的电磁悬架作动器。针对作动器存在的电磁力波动大的问题,提出了从空载定位力及负载波纹力两方面进行抑制的方法。建立作动器的磁场理论计算模型,通过对绕组磁链及感应电动势进行解析,验证了有限元模型的正确性。空载情况下基于有限元模型参数化分析了端部齿长度对定位力的影响,改进了定子长度。以感应电动势总谐波畸变率THD值作为评价指标,考虑了负载情况下的波纹力,通过改进槽口的宽度,以减小THD值及电磁力的波动。结果表明：当定子长度为182 mm时,定位力最小为24.0N,减小了75.6N;当槽口宽度为4.5 mm时,感应电动势THD值最小为4.5%,波纹力减小了3.2N。改进后作动器电磁力波动值仅为20.8N,降幅为80.1%,有效解决了波动力大的问题。     

杆状弯曲行波超声电机定子和转子的优化设计

采用有限元模态分析和谐响应分析方法，分析了杆状弯曲行波型超声电机定了上开槽尺寸与其一介弯曲固有频率的关系以及开槽尺寸与定子上与转子接触部位振幅的关系。对电机转子的两种设计方案进行运动分析和有限元接触分析，并得出两者结论是一致的。     

高速转子动平衡补偿技术研究

在对高速回转系统进行平衡措施以减少振动量的研究中,结合电磁式间接在线动平衡头和电磁式在线混合动平衡头的优点,开发一种节能的高速转子在线动平衡补偿装置;利用电磁场的耦合作用,无接触地在加重平面处形成与所需离心力等效的旋转电磁力,实现在线实时精密补偿;并运用影响系数法控制策略,利用旋转极坐标合成矢量力,使转子质心落回旋转中心;同时,时空旋转电磁力消失,转子系统在极坐标合成力的作用下实现最终动平衡。     

基于电磁自愈力的转子快速自动平衡实验

提出了一种快速相位搜索算法,利用电磁装置在特定的平面上产生幅值和相位可控的旋转矢量力来补偿转子的不平衡旋转矢量力,实现在线快速抑制单平面转子系统工频振动故障.对转子同频振动及电磁力可控特性进行了分析,建立了以转子振动响应为指标、磁极线圈电流的幅值和相位为寻优参数的控制模型,提出相位整周搜寻自动平衡算法及快速相位搜索自动平衡算法,并搭建实验台对两种算法进行对比实验研究.结果表明,当转子工作在2 100 r/min时采用整周相位搜索算法,振动下降90％需要20 s,而采用相位快速搜索算法在4s左右即可达到同样的降振效果,提高了转子振动故障自愈调控的效率.     

转子绕组短路故障下不平衡电磁力计算方法

通过建立发电机有限元分析模型,得到故障下发电机内部磁力线走势、发电机气隙磁通密度的变化以及短路位置、短路匝数和励磁电流对转子不平衡电磁力的影响。对工程实际中常用的等效磁通法和磁势叠加法进行了分析比较,同时改进了现有的等效磁通计算方法。将两种方法不平衡电磁力的计算结果与有限元方法结果进行比较,指出了结果存在差异的原因。     

摆线副结构永磁复合电机的设计与分析

将摆线液压马达与永磁同步电机相结合,设计一种定转子为摆线副结构的永磁复合电机,给出了该电机的运行机理、电机各部分的设计方法,确定了永磁体的布置方式;对所设计电机进行有限元仿真,对比径向、切向电磁力大小,与同尺寸永磁同步电机输出转矩和功率进行对比.结果表明:所设计的复合电机能够提高切向电磁力的比例,增大电机的输出转矩,提...     

水轮发电机转子轴向位移与轴向电磁力

水轮发电机稳态运行时，定、转子磁场中心的轴向错位使定、转子间产生轴向磁拉力，影响推力轴承的稳定运行。文中用保角变换分析三峡水轮发电机转子的伸出端磁场，得到伸出端磁场的解析表达式，并由此导出转子端部的轴向电磁力的解析表达式，并应用多尺度法，得到转子系统轴向非线性振动的一次近似解。最后，使用某发电机组的电磁参数，计算该转子系统轴向位移和轴向电磁力的关系。