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不平衡磁拉力作用下无刷双馈电机的转子振动特性研究

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电机与控制学报 2024年第4期28卷 102-110页

作者：任泰安吴霞吴松荣阚超豪田杰王群京合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽合肥230009 磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室四川成都610031 合肥工业大学本科生院安徽合肥230009 合肥工业大学机械工程学院安徽合肥230009 安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601

无刷双馈电机长时间运行会出现转轴弯曲、轴承磨损等状况,导致气隙动偏心,并因此产生不平衡磁拉力,影响转子系统动力学特性。为了研究由不平衡磁拉力引起的转子振动特性问题,建立Jeffcott转子动力学模型,得出考虑不平衡磁拉力作用下转... 详细信息

无刷双馈电机长时间运行会出现转轴弯曲、轴承磨损等状况,导致气隙动偏心,并因此产生不平衡磁拉力,影响转子系统动力学特性。为了研究由不平衡磁拉力引起的转子振动特性问题,建立Jeffcott转子动力学模型,得出考虑不平衡磁拉力作用下转子系统的振动微分方程组,并对其自由振动响应进行了计算。以某型号无刷双馈电机的样机尺寸为例,分析气隙动偏心状态下电机气隙长度、转子材料及几何尺寸等对电机振动特性的影响,并利用Runge-Kutta法对振动微分方程组进行分析,结果表明:当转子动偏心率较小时,利用该转子系统的振动微分方程组计算出的解析解与数值计算结果吻合较好,转子的一阶振幅误差仅为0.2%,二阶振幅误差为2%,具有较高的精度且计算较为简便,为电机的高可靠运行提供理论支撑。

关键词：无刷双馈电机转子系统动偏心振动特性不平衡磁拉力

不同槽配比下绕线式无刷双馈电机性能对比研究

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中国电机工程学报 2024年第15期44卷 6199-6208,I0030页

作者：阚超豪殷仁杰曾家乐胡兆稳余银钢合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽省合肥市230009 合肥工业大学机械工程学院安徽省合肥市230009 高可靠配电技术安徽省联合共建学科重点实验室安徽省合肥市230009

无刷双馈电机由于结构简单、可靠性高、变频器容量小等优点在恒频变速发电领域受到广泛关注,其定转子的槽数配比对电机性能与振动具有一定程度的影响。为探究这一问题,该文以绕线式无刷双馈电机定转子磁势分析为基础,推导不同槽配合的... 详细信息

无刷双馈电机由于结构简单、可靠性高、变频器容量小等优点在恒频变速发电领域受到广泛关注,其定转子的槽数配比对电机性能与振动具有一定程度的影响。为探究这一问题,该文以绕线式无刷双馈电机定转子磁势分析为基础,推导不同槽配合的电磁力波对比以及槽配合对电机性能的影响,给出3种符合要求的槽配比方案,计算出各方案转子绕组谐波,并进行对比分析;利用有限元法对48/36槽、42/36槽与36/30槽3种方案在相同要求下的负载性能进行研究,导出定子齿部电磁力,对电机进行振动响应分析对比;最后,通过样机试验,验证有限元仿真的正确性,同时试验结果也证明所选槽配合下电机具有振动形变量小、转子电流小、系统输出电压和效率高、饱和程度低等优点。

关键词：无刷双馈电机有限元法绕线式转子电机槽数配比振动响应

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以工程实践为导向的《电机设计》教学改革

中国电力教育 2024年第1期 68-69页

作者：鲍晓华狄冲明帅阚超豪马明娜合肥工业大学电气与自动化工程学院

从电气工程专业《电机设计》课程内容特点和教学实际出发，就新策略、新环境下的课程教学改革进行探究。聚焦新能源驱动电机发展设计理念，充分激发学生的学习兴趣，提高学生的动手实践能力，达到培养应用型高水平创新人才的目的。

关键词：

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三相异步电机轴承故障的诊断策略

微电机 2024年第5期57卷 7-10,45页

作者：李炜航林挺豪高振博王宇清阚超豪合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009

轴承故障是三相异步电机常见的故障之一,及时准确地进行故障诊断对于保障电机的正常运行至关重要。针对电机电流信号特征分析法(MCSA)易受到电机基波频率和系统噪声干扰等影响,本文提出了一种基于Hilbert变换的轴承故障诊断方法。先对... 详细信息

轴承故障是三相异步电机常见的故障之一,及时准确地进行故障诊断对于保障电机的正常运行至关重要。针对电机电流信号特征分析法(MCSA)易受到电机基波频率和系统噪声干扰等影响,本文提出了一种基于Hilbert变换的轴承故障诊断方法。先对三相电流信号进行Hilbert变换,提取电流信号的平方包络线,然后利用频域分析方法傅立叶变换(FFT),对平方包络信号进行分析,最后对FFT之后的频谱图进行归一化处理。通过观察其频谱特征,可以判断轴承是否发生故障。该方法避免了电机基波频率和系统噪声干扰,能够可靠地检测三相异步电机轴承故障。并搭建了试验平台验证了方法的可行性。

关键词：轴承故障三相异步电机 Hilbert变换频谱特征

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异步电机轴承故障的诊断方法研究

微特电机 2024年第4期52卷 33-37页

作者：王宇清杨莘苑张折桂阚超豪合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009

提出了基于Park矢量模平方函数及其数据处理的轴承故障诊断方法,计算电机轴承三相电流信号的Park矢量模平方函数,再经小波包分解分别至四层和五层,得到故障特征频率对应频带,并取其RMS值,以其RMS值经对数处理放大差异后与正常电机进行... 详细信息

提出了基于Park矢量模平方函数及其数据处理的轴承故障诊断方法,计算电机轴承三相电流信号的Park矢量模平方函数,再经小波包分解分别至四层和五层,得到故障特征频率对应频带,并取其RMS值,以其RMS值经对数处理放大差异后与正常电机进行比较从而进行轴承故障诊断。通过求解小波包分解子频带所对应节点系数的RMS值,从而判断电机轴承故障,并且搭建了样机试验平台,测试结果验证了该方法的有效性。

关键词：异步电机轴承故障 Park矢量小波包分解均方根值

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齿谐波法设计的无刷双馈发电机运行范围

中国电机工程学报 2011年第24期31卷 124-130页

作者：阚超豪王雪帆华中科技大学电气学院湖北省武汉市430074

转子绕组采用齿谐波法设计的无刷双馈电机在变速恒频发电领域有着广泛的应用前景,而影响其应用的关键在于电机运行的可靠性。要实现电机可靠运行,则必须考虑电机能可靠运行的约束条件。约束条件主要包含运行时电机的电负荷、磁负荷和变... 详细信息

转子绕组采用齿谐波法设计的无刷双馈电机在变速恒频发电领域有着广泛的应用前景,而影响其应用的关键在于电机运行的可靠性。要实现电机可靠运行,则必须考虑电机能可靠运行的约束条件。约束条件主要包含运行时电机的电负荷、磁负荷和变频器容量等。根据齿谐波法绕线转子无刷双馈发电机在船用轴带领域的实际工况,依据绕线转子无刷双馈电机全电路模型,对轴带发电机电负荷的组成及其对电机温升的影响、磁负荷选择的依据和变频器容量的选择等进行了分析,推导了绕线转子无刷双馈发电机可靠运行的范围。计算和样机实验对比验证了结论的正确性。

关键词：齿谐波绕线转子无刷双馈发电机绕线式电负荷磁负荷变频器

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磁阻式无刷双馈电机的转子结构及其性能分析

电工技术学报 2017年第A2期32卷 26-33页

作者：黄长喜阚超豪任泰安赵威合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009

把磁阻式结构与绕线式转子结构相结合,提出一种具有磁阻式无刷双馈电机的转子结构。该转子结构既保持了绕线式转子绕线接线方式的灵活性,又发挥了磁阻式转子对磁通的导向作用,改善了电机的磁场调制效果,可以很好地实现转子与定子两套绕... 详细信息

把磁阻式结构与绕线式转子结构相结合,提出一种具有磁阻式无刷双馈电机的转子结构。该转子结构既保持了绕线式转子绕线接线方式的灵活性,又发挥了磁阻式转子对磁通的导向作用,改善了电机的磁场调制效果,可以很好地实现转子与定子两套绕组耦合能力实现最大化。对磁阻式转子结构的无刷双馈电机的设计原理和方法进行了详细分析,以一台30k W样机为例说明了磁阻式无刷双馈电机的功率分配曲线、气隙磁通密度曲线和电机效率,并与磁障结构的磁阻式、加入笼条的磁阻式转子无刷双馈电机在同等条件下的电机输出功率作对比。最后对无刷双馈发电系统的动态特性进行样机实验,实验结果表明采用该方法设计的磁阻式无刷双馈电机具有优良的性能。

关键词：无刷双馈电机磁阻式转子数学模型等效电路模型风力发电

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转子绕组星-环形拓扑结构无刷双馈电机

中国电机工程学报 2011年第3期31卷 111-117页

作者：阚超豪王雪帆熊飞华中科技大学电气与电子工程学院湖北省武汉市430074

磁阻式和特殊笼型是目前无刷双馈电机常用的两种转子结构,但采用这两种转子结构的电机导体利用率低、谐波含量大,导致电机性能达不到工业应用要求。提出一种转子绕组采用星-环形接法的绕线式无刷双馈电机,星-环形结构可以提高绕组的导... 详细信息

磁阻式和特殊笼型是目前无刷双馈电机常用的两种转子结构,但采用这两种转子结构的电机导体利用率低、谐波含量大,导致电机性能达不到工业应用要求。提出一种转子绕组采用星-环形接法的绕线式无刷双馈电机,星-环形结构可以提高绕组的导体利用率,这种电机可以作为发电机或电动机。引入基尔霍夫(Kirchhoff)定律用以说明星-环形结构的工作原理,并通过列举绕组实例说明了方法的有效性,同时对所选方案的磁势谐波进行分析。样机实验结果表明,基于星-环形原理设计的绕线式无刷电机具有优良的性能。

关键词：星-环形无刷双馈电机绕线式转子磁动势

64kW双正弦结构无刷双馈发电机的设计与测试

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中国电机工程学报 2013年第33期33卷 115-122,14页

作者：阚超豪王雪帆合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽省合肥市230009 华中科技大学电气与自动化工程学院湖北省武汉市430074

将正弦结构引入到基于齿谐波原理的无刷双馈电机转子绕组的设计中来,这一绕组设计方式克服了传统无刷双馈电机的导体利用率低、谐波磁动势含量大的缺陷。该文对转子绕组双正弦结构的无刷双馈电机的绕组设计原理、方法以及谐波磁动势计... 详细信息

将正弦结构引入到基于齿谐波原理的无刷双馈电机转子绕组的设计中来,这一绕组设计方式克服了传统无刷双馈电机的导体利用率低、谐波磁动势含量大的缺陷。该文对转子绕组双正弦结构的无刷双馈电机的绕组设计原理、方法以及谐波磁动势计算进行了详细的分析,并以一台64 kW样机为例说明双正弦转子结构的设计方法。围绕样机在功率绕组带恒定负载时电机的各有功功率曲线和电机的效率、电机温升、恒定转速下功率绕组带载时输出电压的波形,以及无刷双馈发电系统的动态特性进行样机试验。试验结果表明,采用双正弦方法设计的绕线式无刷发电机具有优良的性能。

关键词：双正弦转子无刷双馈发电机绕组谐波磁动势