分数槽集中绕组嵌入式永磁同步电机设计

分析了一类极槽数相近的分数槽集中绕组嵌入式永磁同步(FCW—IPM)电机的极槽数配合选择依据,基于二维有限元法对该类电机的气隙磁场分布、反电动势、稳态转矩、定位力矩等电磁特性进行了计算和分析。提出了一种交直轴电流全解耦与冻结磁导率相结合的方法,详细分析了交叉耦合及定转子相对位置变化对电机交直轴电感的影响规律。设计并制造了一台额定功率为10kW的样机,样机实验结果验证了设计方法和理论分析的正确性,为该类电机在混合动力汽车驱动领域的进一步应用奠定了基础。     

一种混合永磁记忆电机的设计（英文）

提出一种新型的混合永磁记忆电机,采用铁氧体作为低矫顽力永磁体,并对转子拓扑结构进行改进。由于电枢磁动势与铁氧体的磁化密切相关,根据磁动势与极数的关系可确定极数的选取。在不同定子槽数下,分析其空载反电动势及其满载转矩可选取出合适的槽数。该新型电机采用27槽6极结构,并针对该结构分析不同定转子尺寸参数下的反电动势和铁氧体磁化特性,得到不同的尺寸参数对电机性能的影响,从而为该类型电机的设计提供参考。最后设计并制造了一台样机,对样机进行仿真和测试,实验结果验证了理论分析的准确性。     

自动门用永磁无刷直流电动机的设计

对永磁无刷直流电机的拓扑结构和运行原理进行了研究,给出了一种分数槽电机选取极数和槽数配合减小自定位转矩的方法.为进一步提高电机内部空间利用率,提出了一种双层短距的绕组连接方式.在考虑整个无刷直流电动机系统工作的情况下,以端电压为输入量,采用场路耦合时步有限元法,对一台六极永磁无刷直流电动机的瞬态电磁场进行了计算和仿真分析,并以样机驱动系统作为试验平台,完成了试验验证工作.仿真和试验结果充分证明了所提出方法的正确性和有效性.该电机的应用会加快永磁无刷直流电机在工业领域中的推广、普及,也展示出了其广阔的发展前景.     

低转矩脉动低速大转矩电主轴感应电机的设计与分析

针对低速大转矩电主轴电机转矩脉动偏高的工程实际问题,对电机不同槽配合的性能进行分析综合对比,精确选择出各方面性能较优的电机方案。针对感应电机有限元仿真瞬态场收敛速度慢、在多方案对比时求解周期长的问题,提出时谐场和瞬态场联合仿真的思路,实现电机的快速优化设计。对一台12极7.5 kW的电主轴感应电机在每极每相槽数为3、2.5、2三种不同槽配合的组合下进行二维电磁有限元分析计算,对比其在额定工况下的铁耗、绕组铜耗、转子铝耗、效率、功率因数和转矩脉动等电磁性能。结果表明了转子导条数目的增加,能够使电机电磁性能保持较高水平,特别是能够维持较低的转矩脉动水平。最后对定子槽数90和转子槽数106的槽配合方案进行了样机制作,试验验证了样机的性能,并验证了时谐场和瞬态场联合仿真的准确性。     

风机用外转子永磁无刷直流电动机的优化分析

外转子永磁无刷直流电动机是一种新型电机,降低电机齿槽转矩的方法很多停留在理论上。基于Maxwell软件,对分数槽绕组槽极选配、磁极偏移角度进行有限元分析,得到最小齿槽转矩的槽极选配和磁极偏移角,为齿槽转矩的降低提供一种可靠的方法。样机1与样机2试验结果对比,验证磁极偏移对电机性能改善是行之有效的。仿真结果和样机试验结果的各项性能结果误差在8%以内,验证了仿真模型和仿真分析的正确性。     

径向充磁圆筒永磁直线同步电机磁场和推力解析计算

介绍了一种基于标量磁位分离变量法(圆柱坐标)的径向充磁圆筒永磁直线同步电机磁场解析计算方法。利用该解析法理论分析了无槽电机的气隙磁场,得到了气隙磁场的轴向和径向磁场分布的解析结果;同时对有槽电机引入了卡特系数并利用许-克变换构造了考虑齿槽效应的气隙相对比磁导函数,得出了径向磁通密度的解析表达式;此外,文中还利用解析法计算了无槽电机的推力;通过有限元数值算法对磁场和推力进行计算,结果表明,该电机气隙磁场及电磁推力的两种计算方法的结果误差很小,验证了解析法的正确性和实用性。最后给出了无槽型实验样机的径向磁场分布以及电机额定负载时的推力实验结果,验证了样机分析和设计的正确性。     

高温超导直线感应电机的优化设计

详细讨论了高温超导直线感应电机的结构设计和初级绕组排列方式,给出了高温超导带材临界电流和背景磁场的关系曲线。采用Maxwell有限元电磁分析软件对高温超导直线感应电机进行了详细的电磁分析,并对初级绕组匝数、初级铁心槽高和初级铁心槽宽等关键参数进行了参数扫描和优化,分析了它们对电机电磁力、初级槽漏磁通和电机临界电流的影响,提出了高温超导直线感应电机的优化设计方法。根据得到的高温超导直线感应电机优化设计参数制造了一台完全相同的铜绕组实验样机,测试了样机在不同电流和速度下的推力,对比相同条件下得到的有限元电磁仿真结果,可以得到一个修正推力仿真结果的系数,这个系数对研究不同电机参数的电机推力很有意义。     

基于蒙特卡罗法的感应电机转子槽数及转速辨识方法

在实际工程中对笼型感应电机进行能效评估时,通常采用非侵入式的转子槽频率方法辨识电机转速,但前提是转子槽数需提前给定,从成本与不影响生产的角度考虑,如何快速便捷地辨识得出转子槽数成为关键。研究了一种基于可测电气量的电机转子槽数及转速辨识方法。通过电机的空载和负载两种特殊运行状态采集输入端电流数据,并通过傅里叶分解与蒙特卡罗(Monte Carlo)法推算出电机槽数;采集不同工况下的定子电流波形,进行快速傅里叶分解,估算负载转差率得出转子槽频率的大致区间,解决了转子槽频率和齿谐波容易混淆的问题;利用转子槽频率反推求解得到转子转速。以一台5.5 kW样机为例,对该转速辨识方法进行了实验验证,结果表明能够满足工程需求,该研究成果为电机转速辨识与能效准确评估提供了必要参考。     

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。     

防爆电机负载噪声的测量及测量方法

本文简要介绍了电机负载噪声测量的研究发展,分析了数种测量方法,样机用振速法进行验证,给出了防爆电机拟采用的方法。     

4/8极双绕组双速三相异步电动机的并联路数及接法

讨论并分析的是4/8极双绕组双速电动机的并联支路数(以下简称电机)。电机的定子有两套绕组,转子是其中一个。除每一个定子绕组与转子之间的感应电势外,定子的两套绕组之间也有感应电势,如果并联路数选择错误或接法不正确电机都将不能正常工作。     

Five-Phase Interior Permanent-Magnet Motors With Low Torque Pulsation

High torque pulsation is a major disadvantage of most interior permanent-magnet (IPM) motor configurations. Choosing the proper number of stator slots and winding distribution as well as increasing number of phases are among the possible solutions for reducing torque pulsation. In this paper, five-phase IPM motor with fractional-slot stator is studied. It is shown that despite other IPM motors, the new five-phase IPM motor with fractional slot has a very low torque pulsation. For comparison purposes, a five-phase IPM motor with common configuration is also considered. It is shown that the torque pulsation of the proposed fractional-slot five-phase IPM motor is much lower than the conventional five-phase IPM motor. Nonlinear finite-element method is used to analyze different machine configurations. A prototype four-pole five-phase IPM motor with 15 stator slots has been built and is used for experimental verification     

离散Halbach永磁电动机气隙磁通密度特点及其空载电动势波形优化

利用离散Halbach阵列气隙磁通密度分布特点,合理选择电动机转子结构参数,对发挥永磁体潜力至关重要。文中采用电磁场有限元数值计算方法,揭示离散Halbach阵列气隙磁通密度的谐波和基波与每极磁体数、磁体厚度以及极对数之间的变化规律。并以此为依据设计样机一台,实验结果验证了有限元模型的正确性。同时进一步以样机的结构参数为基础,对反电动势进行优化,提出一种削弱集中非叠绕组结构空载电动势谐波的方法,为离散Halbach阵列集中非叠绕组电机设计提供参考。     

磁动势法五相永磁力矩电机转矩分析

五相永磁力矩电机由于极数与槽数相近,含有丰富的磁动势谐波,磁动势谐波会影响电机的转矩性能。为此,采用磁动势法分析电机的电磁转矩,通过磁能和虚位移原理推导出了电机电磁转矩的解析表达式,揭示了具有相同空间次数的定子和转子磁动势谐波相互作用才能产生电磁转矩的规律。通过对五相永磁力矩电机的定、转子磁动势谐波与电磁转矩关系的分析,指出与与主波转速一致的定子和转子磁动势谐波相互作用能提高五相永磁力矩电机的平均电磁转矩。利用Ansoft有限元软件仿真分析了电机在正弦波、梯形波和方波供电下的定子磁动势、转子磁动势以及转矩性能。结果表明,非正弦供电能够增加电机的电磁转矩,但也带来了转矩脉动,验证了磁动势法分析五相永磁力矩电机转矩的有效性和正确性。     

一种无刷双馈电机匝数配合的半解析优化方法

绕组匝数的优化对提升电机性能具有重要作用,利用解析与仿真相结合的半解析方式,提出了一种无刷双馈电机(BDFM)定子两套绕组匝数配合的优化方法：解析推导BDFM电磁功率及热负荷公式,然后求解得到满足最大功率约束条件的所有匝数配合,再以热负荷最小为优化目标进行解析筛选及仿真细化筛选,最终选出在给定功率约束条件下热负荷最小的一组最优匝数配合。利用该方法对其他文献中的BDFM模型进行匝数优化,验证了该方法的普遍适用性。与完全依靠有限元仿真的匝数优化方法相比,所提方法先通过解析式快速地筛选出约三组匝数,再经有限元仿真进行细化筛选,最终选定这三组中的最优匝数配合,因此大幅缩短了优化设计周期并节约了计算资源。     

简单系统中感应电动机群稳态运行状态的分析

基于感应电动机的T形等值电路,分析了单台电动机稳态运行状态的分岔情况,发现了分岔点的滑差仅依赖于电动机及其负载的参数,而分岔点电压还与初始状态有关;研究了感应电动机初始滑差与运行指标的关系,获得了初始滑差的合理分布范围.以单负荷无穷大系统为研究对象,提出了感应电动机群稳态运行状态的分析方法;在初始滑差呈等差数列、初始功...     

频繁开断下车载真空断路器寿命试验方法的讨论

车载真空断路器(VCB)是动车组受能控制系统的关键部件,对动车组的安全稳定运行非常重要。但车载断路器的工作状况特殊,使得其寿命特征与电力系统断路器存在较大区别。因此,普通断路器的寿命试验方法不能完全适用于车载断路器。笔者以CRH2A型动车用断路器为对象,提出了一套完整的寿命试验方法,主要分为工频耐压试验、冲击耐压试验和机械寿命试验,检测灭弧室内触头的接触电阻,分别得到接触电阻、工频和冲击耐受电压与开断次数的关系,从中能分析出VCB的机械和电气寿命的极限。     

基于瞬态热网络法的细长型永磁电机优化设计研究

本文将瞬态热网络法应用到起重机用细长型外转子永磁电机的优化设计中,以电机效率和成本为优化目标,对一台37.0kW永磁电机进行优化设计。选择永磁体厚度、气隙长度g、电机铁心轴向长度、每槽导体数、导线线规、永磁体厚度六个参数为优化变量,同时约束其槽满率、定子齿部磁密、定子轭部磁密、最大温升、最大转矩在一定范围内。本文分析了细长型永磁电机结构参数对铜损耗和效率的影响,再利用粒子群优化算法对永磁电机进行优化设计。优化结果显示:电机效率提高1.1%,成本也略有下降。最后通过有限元仿真,验证了瞬态热网络法的可行性和准确性。     

换向过程对直流电动机电流脉动频率影响的分析

从换向的角度对直流电动机电流脉动的原因进行了详尽的分析。认为换向造成的电流脉动除了与转速有关以外还与换向片数以及不能同时换向的电刷个数有关。电极对数影响电流脉动的原因还需从其它角度考虑。尤其在换向片数较多的电机中如何识别电刷位置偏移造成电流脉动频率的倍增或倍减，将是直流电动机无传感器测速方法要研究的难点。     

一种适用于谐波起动电动机的新型定子绕组

通过对谐波起动电动机广泛采用的定子绕组存在问题的分析,提出了一种结构更加简单、控制更加方便的定子绕组,该定子绕组线圈的匝数、线规都相同,解决了谐波起动电动机定子绕组不等匝引起的设计和制造工艺困难的问题.对该绕组的设计方法进行了分析和介绍,并以8极72槽定子绕组实例加以说明.