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基于多频对极磁场耦合的直驱型双馈电机电磁耦合特性分析

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电力自动化设备 2021年第2期41卷 159-165页

作者：骆皓许祥威侍正坤赵家欣刘海涛南京工程学院电力工程学院江苏南京211167 天津瑞能电气有限公司天津300381 江苏省配电网智能技术与装备协同创新中心江苏南京211167 浙江大学电气工程学院浙江杭州310027 南京南瑞继保电气有限公司江苏南京211100

常规双馈电机难以通过增加极对数实现直驱。分析分数槽集中绕组的磁场极对数频谱,利用极对数主导分量实现电磁耦合,提出一种基于多频对极磁场耦合的直驱型双馈电机传动方案。针对分数槽集中绕组电机绕组系数在不同极槽比条件下缺乏通用... 详细信息

常规双馈电机难以通过增加极对数实现直驱。分析分数槽集中绕组的磁场极对数频谱,利用极对数主导分量实现电磁耦合,提出一种基于多频对极磁场耦合的直驱型双馈电机传动方案。针对分数槽集中绕组电机绕组系数在不同极槽比条件下缺乏通用数学解析方法的问题,通过激励磁动势合成,推导3类极槽比的绕组系数一般表达式;对定转子匝数和绕组函数进行傅里叶级数变换,推导各次谐波磁场对应的电感、磁链和感应电压表达式,分析谐波磁场对电机参数的影响;提出一种以特定极对数互感值为指标判据的双转子电机极槽设计方法。通过数学解析和有限元计算结果对比,验证了所提出的多频对极磁场耦合理论和直驱型双馈电机传动原理的正确性。

关键词：分数槽集中绕组谐波磁动势多频对极磁场耦合谐波绕组系数

基于转子绕组呈弓形规律对称分布同心式结构的无刷双馈发电机的设计与研究

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电机与控制应用 2013年第10期40卷 6-8,35页

作者：夏冰陈鹏李浩源刘沁合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽合肥230009

为了克服传统无刷双馈电机谐波磁动势过大,导体利用率低等缺点,引入了转子绕组呈弓形规律对称分布的同心式转子绕组线圈结构。详细分析了这种转子结构的设计方法和原理,并利用Ansoft软件对转子绕组呈弓形规律对称分布的同心式转子绕组... 详细信息

为了克服传统无刷双馈电机谐波磁动势过大,导体利用率低等缺点,引入了转子绕组呈弓形规律对称分布的同心式转子绕组线圈结构。详细分析了这种转子结构的设计方法和原理,并利用Ansoft软件对转子绕组呈弓形规律对称分布的同心式转子绕组线圈结构的无刷双馈发电机进行稳态仿真研究。以一台2 kW样机为例,分析说明无刷双馈电机的稳态电磁性能。

关键词：无刷双馈电机弓形对称同心式分布谐波磁动势

长初级双边直线感应电机性能优化与温度场分析

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长初级双边直线感应电机性能优化与温度场分析

作者：王宇北京交通大学

学位级别：硕士

军事科技的持续发展促进了海军装备的更新换代,航母已然成为军事强国战略竞争的制高点。电磁弹射作为航母核心技术之一,极大地提高了舰载机的战斗性能,是一种更为高效的弹射技术。长初级双边直线感应电机(Long primary double sided lin... 详细信息

军事科技的持续发展促进了海军装备的更新换代,航母已然成为军事强国战略竞争的制高点。电磁弹射作为航母核心技术之一,极大地提高了舰载机的战斗性能,是一种更为高效的弹射技术。长初级双边直线感应电机(Long primary double sided linear induction motor,LPDLIM)因具有结构简单、供电可靠、推力密度大、散热性能好等优点,已成为电磁弹射的重要执行机构。因此,对LPDLIM进行相关解析、电磁场和温度场研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文以电磁弹射用LPDLIM为研究对象,分析不同绕组连接方式下电机电磁性能,进一步为削弱电机推力波动,分析注入谐波电流和新型V型次级结构时电机的运行性能。最后,通过有限元计算分析电机温度场分布特性。主要包含如下内容:研究不同绕组产生的谐波磁动势对电机推力的影响。设计三种绕组形式的长初级双边直线感应电机,计算了三相对称电流源激励下三种绕组产生的磁动势并利用傅里叶分解得到各次谐波;同时,在考虑各次谐波磁动势的情况下,采用解析法推导出电磁推力的数学表达式,并分析各次谐波磁动势对推力的影响;进一步搭建有限元仿真模型,计算推力特性并验证解析计算的正确性。为分析绕组谐波磁动势对电磁推力的影响提供参考依据。采用注入谐波电流的方法用于抑制2倍滑差频率的推力波动。推导出注入谐波电流后电机气隙磁密和电磁推力的解析表达;求解出使推力波动分量的合成结果为零时,应注入谐波电流频率、相位、幅值的表达式,并分析注入谐波电流对气隙磁密、推力特性的影响;最后进行了有限元仿真,有限元与解析计算的注入谐波电流参数、气隙磁密和推力特性具有较高的一致性。证明了注入谐波电流对长初级双边直线感应电机推力波动抑制的可行性。根据解析理论,探究影响电磁推力的物理因素并提出新型的V型次级结构用以降低推力波动。首先探究推力特性随电机极距、次级电导率、次级厚度和机械气隙的变化趋势;接着提出新型V型次级结构,包括出口V型次级、入口V型次级以及出入口V型次级,探究不同次级结构下电机磁密及电密的分布波形,分析电机平均推力大小和推力波动的变化状况,进而得到不同工况下适用的次级结构。分析长初级双边直线感应电机温度场分布特性。根据电磁弹射时电机的发热状况,确定电机的导热、散热系数;通过稳态与瞬态的有限元仿真,研究了不同运行工况下,电机不同部件的温度分布;并探究了不同水流速度、水流管道下电机的散热性能。为长初级双边直线感应电机不同工况下温度场研究奠定基础。

关键词：长初级双边直线感应电机推力波动注入谐波电流谐波磁动势 V型次级温度场分布

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外转子齿绕式绕组电机电磁热性能研究

外转子齿绕式绕组电机电磁热性能研究

作者：李倩哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

外转子齿绕式绕组永磁同步电机具有高功率因数、大功率密度、高效率的优点,使得外转子永磁同步电机被广泛的应用于电动汽车、航空航天等领域。但是由于齿绕式绕组电机特有的极槽配合,造成齿绕式绕组产生高幅值的磁动势谐波。丰富的气隙... 详细信息

外转子齿绕式绕组永磁同步电机具有高功率因数、大功率密度、高效率的优点,使得外转子永磁同步电机被广泛的应用于电动汽车、航空航天等领域。但是由于齿绕式绕组电机特有的极槽配合,造成齿绕式绕组产生高幅值的磁动势谐波。丰富的气隙空间谐波相对于转子异步运行,引起电机的振动,严重时更会对电机的运行性能产生影响。本文以一台额定功率为3kW的10极12槽永磁同步电动机为研究对象,给出齿绕式绕组的设计方法,并对电机的电枢绕组谐波磁动势、损耗及温升等问题进行研究。提出永磁同步电机齿绕式绕组的设计思想及排布原则,给出齿绕式绕组的设计方法,对齿绕式绕组的三种相带绕组进行设计,包括60°相带绕组,120°相带绕组及大小相带绕组,并分析绕组谐波的分布情况。基于相带绕组,建立外转子齿绕式绕组永磁同步电动机二维瞬态场有限元模型,并分别对其磁场,电动势等分布进行研究,确定永磁同步电机齿绕式绕组最佳的排布方法。结合电机的实际参数,根据相量合成法推导电枢绕组产生的谐波磁动势的解析表达式,总结谐波磁动势的分布规律。提出星-三角接法双层绕组结构和三层不等匝空间位移绕组结构削弱磁动势谐波的方法,对削弱方法的原理进行分析,并通过仿真计算论证方法的有效性;同时分析削弱方法对电机空载特性和负载特性的影响。建立不同绕组结构的外转子永磁同步电动机二维瞬态场仿真模型,研究电机铁芯损耗、铜耗以及永磁体涡流损耗的计算方法,分析星-星接法双层绕组结构、星-三角接法双层绕组结构以及三层不等匝空间位移绕组结构对电机各项损耗的影响。在此基础上建立不同绕组结构的外转子永磁同步电动机三维温度场仿真模型,根据各项损耗确定热源设置,得出电机采用不同绕组结构时各部件的温度分布规律。

关键词：齿绕式绕组谐波磁动势星-三角接法双层绕组结构三层不等匝空间位移绕组结构

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五相异步电机设计与性能分析

五相异步电机设计与性能分析

作者：荆超哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

在型号为Y160L-4、15kW的三相异步电机定转子内外径不变及额定功率不变基础上,设计一台五相异步电机,然后对两台电动机进行性能对比分析。具体研究内容如下:首先,介绍五相绕组的特点与优势。利用时空相位一致法和槽电动势星形图法设计... 详细信息

在型号为Y160L-4、15kW的三相异步电机定转子内外径不变及额定功率不变基础上,设计一台五相异步电机,然后对两台电动机进行性能对比分析。具体研究内容如下:首先,介绍五相绕组的特点与优势。利用时空相位一致法和槽电动势星形图法设计五相绕组。推导谐波比漏磁导公式,根据异步电机设计方法及修正公式确定五相异步电机基本尺寸参数。在此基础上,分析五相异步电机的等效电路、空载磁场及机械特性,验证了五相异步电机设计的正确性和合理性。与三相异步电机相比,五相异步电机的起动特性、效率和有效材料成本更优。其次,分析了五相异步电机基本数学模型,根据空间解耦坐标变换理论,建立了五相异步电机的空间解耦数学模型。为了研究五相异步电机谐波磁动势,推导了多相对称绕组的磁动势表达式,揭示了五相绕组和三相绕组中谐波磁动势的分布规律。在磁动势的基础上,从两个方面详细分析了谐波转矩产生的原因及特点。最后,对比分析了五相异步电机和三相异步电机在故障运行条件下的性能。首先介绍了广义对称分量法及各序等效电路,利用广义对称分量法验证了有限元法的正确性。依据有限元法对比说明了当两台电动机在单相供电不平衡运行及缺相运行时五相异步电机的平均铁耗、定转子铜耗以及电磁转矩脉振范围更小。建立了五相异步电机场路耦合模型,根据场路耦合法对比表明了当两台电动机发生匝间短路时,五相异步电机的总损耗更小以及平均电磁转矩更大。与两台电机正常运行时的气隙磁密波形分布相比,当五相异步电机和三相异步电机发生匝间短路时五相异步电机的气隙磁密波形分布变化更小。

关键词：五相异步电机性能对比谐波磁动势故障运行场路耦合

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整流变压器的研制及应用

电子世界 2014年第18期 108-110页

作者：罗贤忠肖华广州西门子变压器有限公司

介绍了整流变压器工作原理和结构特征;利用MATLAB软件对中间绕组接有滤波器后进行了仿真,网侧谐波电流明显减少;对新型整流变压器进行了有限元分析,验证了对中间绕组进行"零阻抗"设计是可行的。

关键词：整流变压器零阻抗谐波磁动势滤波器有限元分析