非正弦供电十五相感应电机磁路计算方法

鉴于电机气隙磁势为非正弦分布磁势,提出分布磁路法对非正弦供电十五相感应电机进行磁路计算并求出激磁电抗。分布磁路法从基波和3次谐波合成磁势出发,在电机半个极范围内进行等间隔周向分块,通过迭代计算得到沿圆周各节点气隙磁密,并由傅里叶分解得到基波和3次谐波磁密。以等值电路为基础同时结合分布磁路法,迭代计算给定电压下基波激磁电抗与3次谐波激磁电抗。对非正弦供电十五相感应电机样机进行空载实验,得到基波激磁电抗与3次谐波激磁电抗实测值。激磁电抗计算值与实测值相互吻合,说明了分布磁路法的有效性和准确性。     

非正弦供电十五相感应电机谐波电压确定

通过确定非正弦供电十五相感应电机的3次谐波注入电压,为电机PWM调制提供理论依据。把注入3次谐波电压的十五相感应电机气隙磁动势峰值下降幅度最大作为电机理想运行准则,得到基波磁动势与3次谐波磁动势之间空间位置关系与磁动势幅值间数值关系。以十五相感应电机基波等值电路与3次谐波等值电路为基础并从相应的激磁电流出发,计算基波电压与3次谐波电压有效值,求出3次谐波负幅值点与基波正幅值点间相位差,并通过电机空载实验对计算方法的准确性进行了验证。在额定基波电压下,计算了对应于不同给定转差率的基波激磁电流与3次谐波激磁电流,进而得到3次谐波电压有效值及磁动势波形间相位差,最终通过线性插值来获得任意转差率下的3次谐波电压。     

非正弦供电十五相感应电机气隙磁势分析

根据非正弦供电十五相感应电机不同次谐波电流可以产生同速气隙磁势的特点,说明利用3次谐波磁势降低基波磁势幅值以改善电机性能指标的理论根据,并确定叠加磁势峰值达到最小时的3次谐波激磁电流表达式。对感应电机中的非正弦电流进行傅里叶分解,通过计算各次谐波电流产生的不同次谐波磁势,揭示了谐波电流产生同次谐波磁势时、其转速为同步速之规律。以叠加磁势数学表达式为基础,通过求导计算叠加磁势峰值,再由优化方法中的直接法确定出叠加磁势最小峰值以及相应3次谐波激磁电流有效值和相位角。分析了磁势峰值降低后电机性能指标改善及功率密度提高的原因,为十五相感应电机优化提供了理论基础。     

双三相感应电动机故障状况下有限元仿真

双三相感应电动机在电动机气隙磁动势不变的基础上,保持多相电机每相激磁电流幅值相等.但当双三相感应电动机出现故障时,基波磁动势由圆形变为椭圆形的旋转磁动势,导致六相电动机不能正常运行.对双三相感应电动机各种故障状况进行有限元仿真分析,找出可容错运行的工况.     

永磁同步电机分数槽集中绕组磁动势

对单元电机的单个线圈、线圈组、相绕组和三相绕组的磁动势进行了分析。当定子槽数为奇数时,除3的整倍数之外其他极对数的磁动势都存在,其中与基波绕组系数相同、转向相反、幅值最大的谐波极对数仅与基波相差1对极。当定子槽数为偶数时,除偶数和3的整倍数之外其他极对数的磁动势都存在,其中与基波绕组系数相同、转向相反、幅值最大的谐波极对数仅与基波相差2或者4对极。电机内部还存在幅值较大的次谐波以及绕组系数与基波相同的高次谐波,它们会对电机造成不良影响。电机高速运行时,这些谐波磁动势产生的磁场会在永磁体内感应出涡流,产生损耗,造成永磁体温升增加,甚至去磁。     

轴向磁通空气心永磁同步发电机的谐波抑制

通过改善永磁体形状为正弦形,优化轴向磁通空气心永磁同步发电机的电动势波形。利用解析法计算正弦形永磁体的轴向磁密分布。通过有限元软件分析、比较了不同极弧系数情况下正弦形永磁体结构电机的磁密分布和电动势波形。最终得出结论:对于正弦形永磁体,随着极弧系数的增大,电机气隙磁密波形以及电动势波形的总谐波失真度逐渐减小,波形更加趋近正弦波形。     

基于非正弦供电方式的多相感应电动机建模

非正弦供电下多相电动机的磁动势与磁通密度分析表明,注入一定的3次谐波励磁电流有利于提高电动机铁磁材料的利用率和增加电动机的输出转矩。据此推导了考虑基波与3次谐波共同作用时的十五相感应电动机数学模型,通过三维插值实现了计及基波和3次谐波共同作用下的主磁路饱和因素,并在PSCAD/EMTDC平台中建立了相应的仿真模型。仿真与实验结果的一致性表明了建模方法的正确性,该模型的建立为非正弦供电方式下的多相感应电动机优化设计、运行性能分析等提供了理论基础。     

Halbach列旋转电机气隙磁密波形特性

基于6极无齿槽Halbach阵列电机模型,利用Ansoft有限元软件研究了气隙磁密波形随每极磁钢块数的变化,得出了气隙磁密波形最优时每极磁钢的块数。分析了每极磁钢块数较多时,气隙磁密波形正弦度、气隙磁密谐波和气隙磁密幅值的变化规律,得出了磁密幅值最大时的磁钢块数,并综合考虑磁密波形正弦度和磁密幅值大小时最佳的磁钢块数。     

Halbach列旋转电机气隙磁密波形特性

基于6极无齿槽Halbach阵列电机模型,利用Ansoft有限元软件研究了气隙磁密波形随每极磁钢块数的变化,得出了气隙磁密波形最优时每极磁钢的块数。分析了每极磁钢块数较多时,气隙磁密波形正弦度、气隙磁密谐波和气隙磁密幅值的变化规律,得出了磁密幅值最大时的磁钢块数,并综合考虑磁密波形正弦度和磁密幅值大小时最佳的磁钢块数。     

非正弦供电十五相感应电机定子漏抗计算

为获得非正弦供电十五相感应电机基波和3次谐波等值电路中的定子漏抗参数,提出了基波和3次谐波定子槽漏抗、谐波漏抗和端部漏抗的分析方法并进行了计算。从槽比漏磁导公式出发求出了基波与3次谐波下的定子槽漏抗。考虑了十五相感应电机定子绕组基波电流与3次谐波电流产生磁势之不同特点,由各自谐波比漏磁导求出相应的谐波漏抗。通过引入气隙电流和镜像电流,用数值法计算线圈间端部电感作为求取基波和3次谐波端部漏抗的基础。分析计算表明,定子整距集中绕组的3次谐波槽漏抗为基波槽漏抗的3倍,但对谐波漏抗和端部漏抗无此比例关系成立。在基波电压下对十五相感应电机样机进行了堵转实验,短路电抗实测值与定转子漏抗计算值相互吻合,间接验证了该文所用计算方法的正确性。     

磁疗用方片磁源空间磁场定量分析

磁疗是利用磁场对人体患病部位或有关穴位进行作用,从而达到治病或保健目的的一种物理疗法.近年来随着非药物疗法的兴起,磁疗也越来越引起人们的关注.由于磁疗常用各种永磁磁源空间磁场分布比较复杂,因此磁场的作用剂量问题一直困扰着有关研究人员.本文采用有限元数值计算建立了方片磁源空间磁场的计算方法,得出方片磁源空间磁场的矢量磁位、磁感强度、磁场能量密度量值、磁感强度等值线和磁力线,为方片磁源的使用提供了多参数的量值依据,对磁疗的定量应用有重要的指导意义.     

磁悬浮轴承感应电机转子拍振机理及其抑制方法

针对高精确度磁悬浮轴承感应电动机转子运行中激发的拍振问题,研究拍振产生的机理及其抑制方法.分析磁悬浮轴承转子拍振的合成原理,通过理论分析和实验找出合成磁悬浮轴承转子拍振的两个分振动,即与转子转速同频的振动和与内嵌感应电动机旋转磁场同频的振动.结合磁悬浮轴承的特殊电气和机械结构对两个分振动特别是与旋转磁场同频振动的产生根源进行研究分析,并通过数值方法进行验证.根据研究结果提出抑制磁悬浮轴承转子拍振的可行措施.实验结果证明了拍振机理及抑制方法的正确性,实现了转子拍振的有效控制.     

磁悬浮电梯设计与控制

提出了一种磁悬浮电梯,曳引电动机为双边长初级短次级直线感应电动机,建立了磁悬浮曳引电动机电路模型。分析了电梯运行速度曲线,设计了电梯用直线感应电动机VVVF控制系统,对双边长初级绕组实行分段控制。仿真验证了该设计磁悬浮电梯的可行性。     

合闸冲击电压对配电变压器伤害分析

通过对变压器合闸事故的分析 ,说明配电变压器在安装时 ,如没有充足的证据说明其内部状况良好 ,都应进行吊铁心检查 ,这是消除伤害不可忽视的措施。     

轴向电磁轴承多自由度承载力理论与实验研究

为了实现磁悬浮轴承系统的微型化,对轴向电磁轴承的多自由度承载力进行理论与实验研究。基于轴向磁轴承气隙磁通空间分布,利用分割磁场法建立磁路模型,由虚位移法得到轴向和径向承载力的数学表达式。借助有限元仿真软件,得到轴向磁轴承气隙磁感应强度与磁场空间分布。在搭建的磁轴承三维力学测量平台上,实验测量了轴向磁轴承的轴向与径向承载力,分析总结了多自由度承载力随电流、轴向位移和径向位移的变化规律,结合理论与仿真结果,分析了结构参数变化导致气隙磁场分布变化,进而改变轴向与径向承载力的物理机理,为轴向磁轴承实现多自由度悬浮研究提供了参考依据。     

Analysis of magnetic bearing using inductive levitation by relative motion between magnet and conductor

In chemical plants, an anticorrosion magnetic drive pump is commonly used to deliver corrosive chemical liquids because of its high anticorrosion performance. However, when bubbles enter the chemical pump and accumulate between the shaft and the bearing, the shaft is often broken by thermal shock. The magnetic bearing which holds the rotor in noncontact has the advantage of avoiding thermal shock and keeping the rotor in a stable state by restoring force induced from the eddy current in the conductor. A model of magnetic bearing was analyzed using the three‐dimensional finite element method. In this model, a restoring force of 68.6 N and a braking torque of 8.7 N‐m were found. The locus of the rotation axis was also estimated using a radial load and a drag coefficient. The rotor may be located inside the movable range. ©2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 166(4): 80–87, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20652     

无槽双边长定子直线异步电动机二维磁场分布及电磁力计算

在不考虑边端效应的前提下,分析了一种无槽双边长定子直线异步电动机的二维磁场分布,在此基础上推导出电动机的相关电感参数和电磁推力计算公式.将解析计算结果与有限元计算结果进行比较分析,证明了理论分析的正确性.为了分析纵向边端效应对这种类型电动机性能的影响,还比较了考虑纵向边端效应和不考虑纵向边端效应两种情况下电动机的电磁推力,为这种新型直线电动机的优化设计提供了理论依据.     

神经系统感应式电刺激方法的研究

植入式电刺激器由于体积较大给患者活动带来诸多不便,而磁刺激由于磁场衰减快使其很难应用于深部神经刺激.本文提出了一种感应式电刺激的方法,将一个很小的感应线圈埋入皮下,线圈两端接有与神经相接触的电极.刺激时,在体外放置一个与感应线圈同轴的激励线圈,激励线圈在脉冲电流的作用下产生脉冲磁场,使感应线圈中产生感应电动势并在两电极之间的神经上形成电场,从而使神经兴奋.本文通过理论推导,有限元软件仿真和实验的方法对比了采用感应式电刺激和直接磁刺激两种方法时作用在神经上的电场强度大小,结果均表明在增加感应线圈后受刺激神经上的电场强度明显提高.     

一种纵磁场触头的数学模型及其应用

从分析纵磁场触头结构出发 ,建立了真空灭弧室纵磁场触头的一种简单实用的数学模型 ,并结合实践经验 ,举例说明这一数学模型的应用。     

基于有限元和虚位移原理的电机内电磁力密度计算新方法

电机内电磁力密度的精确计算对电机的结构设计及故障诊断具有重要意义,然而目前尚缺乏简便实用的电磁力密度数值计算方法。为此,在有限元分析方法(finite element method,FEM)和局部虚位移法的基础上,按虚功等效的原则建立由等效节点力进一步计算介质内部电磁力密度和不同介质交界面处电磁应力的数学模型,进而推导了二维平行平面场条件下的具体计算公式。实例计算表明,与其它算法相比,该方法在相同剖分下具有较高的计算精度,且计算结果受剖分的影响较小。