考虑邻近效应的高速永磁无刷电机交流损耗

为了准确计算高速永磁无刷电机绕组交流损耗,考虑导体的趋肤效应和邻近效应,分析了槽内导体的涡流损耗的影响因素,并采用2D有限元研究SPWM调制引起的电流谐波、槽口几何尺寸、导体直径和位置以及并绕根数对绕组交流损耗的影响.计算结果表明,通过合理选择槽口尺寸、导体直径、并绕根数以及载波比可以有效降低绕组的交流损耗.针对永磁无刷电机绕组交流损耗难以从定子铁心损耗、转子涡流损耗以及机械损耗中准确分离的特点,采用在电机三相绕组中串入测试线圈的实验方法,验证了绕组交流损耗和SPWM载波比、导体半径以及并绕根数的关系,实验和有限元计算结果误差在5%以内.     

一种新型矿用电机—复合转子异步电机谐波电磁场的三维分析

对一种新型矿用电机－复合转子异步电机中定子高次谐波磁势在有限长转子中所产生的涡流磁场进行三维分析。结论是，谐波磁场的三维特性比基波磁场明显减弱，谐波磁场的次数越高，磁场趋趋于二维分布，在各次谐波磁场中，齿谐波磁场较强，有时甚至强于任何其它高次谐波，因此设法削弱齿谐波磁场是降低谐波转矩和附加损耗，提高电机效率的有效方法。     

背绕式定子绕组高速永磁电机电磁性能分析

为分析定子结构对高速永磁电机电磁性能影响,建立二维瞬态电磁场数学模型,电机磁场分布主要采用有限元法,分析传统绕组和背绕式绕组结构时的电机磁场分布和性能变化,研究高速永磁电机背绕式定子绕组感应电势的变化及轭部漏磁场对铁心磁密分布的影响,对比分析定子槽口对电机主磁路漏磁通影响及引起各种损耗分布变化。结果显示,背绕式绕组会增加绕组感应电动势,并使定子轭部负载磁密略微降低;通过合理设计槽开口,能有效减小转子涡流损耗。     

过电压条件下谐波磁场对异步电机附加损耗的影响

为了研究过电压条件下谐波磁场对异步电机附加损耗的影响,以一台Y132S-4、5.5kW电机为例,利用时步有限元法研究了过电压下定转子铁心谐波磁密和转子导条谐波电密在额定负载时的变化规律及产生原因,进一步分析其对附加损耗的影响。结果显示,在附加铁耗方面,过电压引起磁路饱和,导致定子铁心轭部、齿身3次谐波磁场和磁导谐波磁场增加,同时受定转子绕组电流降低的影响,由其产生的齿谐波磁场在定转子铁心齿顶区域引起的附加铁耗降低,两者共同作用导致附加铁耗由380V时的44W降低到420V时的35W;在附加铜耗方面,过电压引起角接绕组3次谐波电流及相应定子附加铜耗增加,受转子绕组电流降低的影响,由其引起的齿谐波磁场在转子导条中感生的高频电流及相应附加铜耗降低。通过满载时不同电压下各项损耗进行实测对比,验证了文中分析正确性。     

高性能低谐波绕组感应电动机电磁性能的数值分析

针对普通感应电动机采用低谐波绕组后电磁场分析难度将会提高的问题,利用数值计算的方法,给出了适合低谐波绕组电机电磁性能的数值求解方法.以一台普通感应电动机为例,利用低谐波绕组理论,对定子绕组的线规和形式进行调整,设计具有高起动转矩的低谐波电机.通过对低谐波电机电磁性能的数值计算结果与实验结果的比较,验证了所推导的方法的准确性,提高了所设计的低谐波电机的起动性能.将低谐波电机与普通同型式的感应电动机的气隙磁场和转子齿部磁场进行比较,分析两种电机中磁密谐波成分的含量,结果表明低谐波绕组电机的各次谐波磁密大大降低.     

齿谐波绕组电流对电枢绕组空载电压波形的影响

为了利用电机中固有的齿谐波磁场实现永磁电机气隙磁场的调节,需要处理好齿谐波磁场的利用与电枢绕组电压波形畸变两者之间的关系。基于磁导分析法定性分析了转子齿谐波绕组电流产生的机理,及其产生的齿谐波磁场在电枢绕组中感应的齿谐波电动势特点。相邻磁极下的齿谐波绕组采用正向串联的方法,可以解决电枢绕组和齿谐波绕组之间的磁场耦合问题,从而消除由转子齿谐波绕组电流产生的齿谐波磁场在定子电枢绕组中感应的齿谐波电动势。针对一台齿谐波励磁的混合励磁永磁同步发电机进行了计算和实验,通过对比计算结果和实验结果验证了理论分析的正确性。     

新型高效低谐波绕组设计

介绍一种新型高效低谐波绕组,初步分析了该绕组磁势谐波的特点。采用有限元方法进行电磁场分析,表明新型高效低谐波绕组电机可以有效降低电机谐波,改善电机磁场分布。通过样机制造和电机试验,证实了新型高效低谐波绕组电机杂散损耗大幅度减小,电机温升显著降低。     

基于二维解析法的光滑表面实心转子感应电机附加损耗的研究

在普通异步电机中，由于附加损耗数值较小，通常按总功率的5%粗略估算。在实心转子感应电机中，附加损耗中的表面涡流损耗数值远大于普通笼型感应电机，不但成为实心转子感应电机附加损耗的主要部分，而且是造成这种电机效率低、电机过热的重要原因，限制了该类电机的应用和发展。文中运用二维解析法及坡印亭定理对实心转子的表面涡流损耗进行了计算，与试验结果比较显示，理论计算在小转差范围(0~0.2)内取得了与实际较为一致的结果，并分析了大转差下产生偏差的原因。在小转差(s=0.107)运行状态，对定子槽口宽度变化和气隙长度变化对转子表面涡流损耗影响进行仿真计算。结果表明，改变槽口宽度对该种电机转子的表面涡流损耗影响不明显，随着气隙长度的增加，附加损耗曲线分为快速下降，缓慢下降两段。在曲线缓慢下降段综合考虑选取气隙长度是合适的。     

基于SVPWM的时间谐波对永磁电机损耗的影响

针对在变频器驱动永磁电机因时间谐波引起的附加谐波损耗大小及分布问题,对基于SVPWM变频器电路输出的电流波形,采用傅里叶计算方法,分析不同变频器参数下的各次电流时间谐波分布规律及波形畸变程度,与SPWM对比发现SVPWM优化谐波程度高,且直流母线电压利用率较优。以一台5kW、3000r/min表面式永磁同步电动机为例,运用场路耦合联合仿真方法,研究附加谐波损耗在永磁电机中的分布特性,计算电机定子铁心各区域的磁通密度变化情况,附加谐波损耗以永磁体涡流损耗为主,其次集中于定子齿顶。参考电机损耗计算的国家标准搭建样机试验平台,通过有限元计算与试验结果的对比分析,校核附加谐波损耗计算结果。     

关于小型三相鼠笼型异步电动机附加损耗与转矩曲线的计算

小型三相鼠笼型异步电动机的定子绕组在气隙空间产生相带谐波磁场和磁势齿谐波磁场,转子绕组也产生一系列磁势谐波磁场,此外,由于气隙两旁存在齿槽,使气隙不均匀,结果形成磁导谐波磁场,它们在电机的定转子表面及绕组中产生高频附加损耗,还在电机中产生谐波转矩。本文介绍上述磁场的各种表达式,叙述了表面涡流损耗、表面磁滞损耗、脉振损耗、转子谐波电流损耗以及谐波转矩的计算公式。     

降低实心转子电机转子表面损耗方法初探

实心转子电动机有一个严重的缺点,即定子齿的脉动和定子高次谐波磁场在转子表面上造成很大的损耗,我们常把这些损耗叫做转子表面损耗。此种附加损耗使得电机效率降低,绕组的温升增高。在研制中,为使实心转子电机达到实用阶段,我们在降低双层实心转子表面损耗方面作了些探索性的工作,现介绍如下: 当定子上开有槽口时,气隙磁密中将有齿谐波存在,即当转子转动时,转子表面某一点的磁密将不为常数,转到有齿时大,转到无齿时小。此点的磁     

槽配合对单绕组双速直槽异步电动机空载磁场及损耗的影响

大功率单绕组双速电机转子通常采用直槽结构,无法通过斜槽来削弱齿谐波。为了研究直槽情况下,定转子槽配合变化对单绕组双速电机空载磁场及损耗的影响,以一台定子槽数为48的15/3 k W,4/8极单绕组双速电机为例,利用时步有限元法对比分析了不同槽配合时电机内部磁场及铁耗、定转子铜耗的变化规律。结果表明:随转子槽数增加,气隙径向磁场基本不变而切向磁场高次谐波含量增加;与少槽配合相比,多槽配合时定子铜耗和转子高频附加铁耗均略微增加;转子铜耗先减小后增加且在多槽配合时远大于少槽配合。样机实验对比验证了该分析的正确性。研究结果可为合理选择单绕组双速电机槽配合提供重要的理论依据。     

Y系列感应电机采用低谐波绕组的高效化改造

国家“电机能效提升计划”指出对在用感应电机进行高效化改造是重要技术路线之一.本文以一台常规Y系列感应电机(22kW/Y-180L-4)为例,利用低谐波绕组理论对定子绕组进行改造.有限元仿真表明,与改造前电机相比,低谐波绕组感应电机的气隙磁场各次谐波含量明显削弱,磁负荷与电负荷有所降低,过载能力有所提升,在较宽负载范围内效率较高,起动转矩更大而起动电流略小.本方案改造成本低,电机性能改善明显.     

大容量三相心式变压器附加绕组参数研究

随着超高压线路的建设,大容量变压器得到广泛应用.为提高供电可靠性,大容量变压器常采用中性点不接地的Yy联结,导致绕组输出感应电动势存在幅值较大的三次谐波电压,危害电力系统安全运行.为解决此问题,在变压器中添设一套附加绕组.附加绕组作为变压器的第三绕组,具有为三次谐波电流提供通路、降低变压器输出感应电动势畸变率的功能.本文利用Ansys Maxwell有限元仿真软件计算有附加绕组Yy联结变压器带额定负载情况下的变压器铁心损耗、二次侧感应电动势和输出功率,通过对附加绕组匝数和位置的差异化设置,比较得出最佳附加绕组参数.有限元仿真结果证明,当附加绕组角形联结、容量为变压器容量五分之一且分布位置为高-附-低时,变压器铁心损耗减小,输出感应电动势中三次谐波分量显著降低.     

转子槽口深度和槽配合对异步电机转子损耗的影响

为了分析转子槽口深度及定转子槽配合对三相变频调速异步电动机转子损耗的影响,采用ANSYS Maxwell软件对1台空载损耗异常的10极、1 100 k W三相变频调速异步电动机转子损耗进行详细分析。通过建立不同转子槽口深度和定转子槽配合的电机模型,结合电机内谐波磁场的理论,对比分析了不同槽口深度和定转子槽配合的电机模型转子铁心与转子导条中的损耗。根据仿真分析结果,对该样机进行改进设计。样机试验结果表明仿真计算的正确性,可为相关电机的设计提供参考。     

高压电缆绕组直线电机定子及绕组的涡流分析

为研究高压电缆绕组直线电机运行中可能出现的发热现象,建立了直线电机定子及绕组电缆的计算模型,用有限元法计算了电机在三相交流电作用下的涡流及电磁损耗分布,研究了绕组电缆有无金属屏蔽时电机内涡流分布的变化,并分析了涡流产生的热效应及其对电机运行带来的影响。研究表明,若定子绕组电缆有铜屏蔽层,运行时屏蔽层内将感应很大的涡流,其热效应可使电缆绕组烧损,进而严重影响高压电机的正常运行。研究结果可供高压直线电机定子绕组电缆的结构设计及选型参考。     

电动助力转向电机控制系统死区效应研究

在汽车电动助力转向(EPS)系统中,逆变器的死区问题是影响转向电机输出性能的主要因素,表现为电流谐波含量增加,引发电机转矩脉动,增加电机附加损耗。双三相永磁同步电机采用2套定子绕组相移30°结构,通过双d-q坐标变换控制使6次谐波电流含量降低,电磁转矩总谐波含量减小。仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

高速电机定子单槽绕组交流损耗近似解析建模及验证

针对集肤效应和邻近效应引起的高速电机定子绕组交流损耗,提出一种适用于任意槽型非规则导体排布的单槽绕组交流损耗的近似解析计算模型。该解析模型基于分层和面积等效原则,对复杂的定子槽型和非规则排布绕组进行等效简化,并采用复涡流方程和坡印廷定理计算绕组交流损耗。通过对单槽内双层同相和不同相绕组交流损耗的分析计算,并结合槽数、短距比等因素,得出整距绕组电机和短距绕组电机的定子绕组交流损耗通用方程。基于建立的解析模型,获得电流频率、绕制方式和导体直径与交流损耗之间的影响规律。将解析模型的计算结果与有限元结果进行对比,并进行实验测试,验证了定子绕组交流损耗解析模型的准确性。     

考虑旋转磁通的PMSM铁心损耗数值计算

为了准确计算交流永磁同步电机(PMSM)铁心损耗,采用二维有限元法对PMSM定子与磁极区域电磁场进行了分析研究,阐述了定子铁心不同区域磁场的变化规律及磁极区域涡流场的分布规律.在此基础上,借助谐波分析的方法,综合考虑电机中交变与旋转磁场的影响,给出了一种较准确求解定子铁心损耗和PMSM转子涡流损耗的计算方法,并与传统的计算方法进行了比较.结果表明,考虑旋转磁场及谐波磁通密度影响时的定子铁心损耗计算值与传统的仅考虑交变基波磁通密度时的损耗计算值相比有显著增加,更接近于实际测量值,磁极涡流损耗值与定子槽口大小密切相关,占电机总损耗的比重较大,是不可忽略的.     

基于杂散损耗分析的感应电机定子齿参数优化

为研究低杂散损耗的定子齿参数,对引起杂散损耗的电机谐波磁场进行了理论分析,建立了有限元电机杂散损耗计算模型,分析了11 k W铸铝转子感应电机定子齿参数变化对电机杂散损耗的影响。分析结果表明,定子齿参数对电机杂散损耗影响程度由大到小依次为定子齿顶拱高、定子齿顶宽、定子齿宽和定子齿顶高。在保持电机转矩特性的前提下,结合有限元分析结果,对感应电机定子齿参数进行优化,电机杂散损耗降低了29.8 W(约占优化前杂散损耗的23.4%)。