核电半速汽轮发电机励磁绕组匝间短路时转子涡流损耗研究 被引量：4

1

作者 辛鹏 戈宝军 陶大军 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期72-80,共9页

为研究核电半速汽轮发电机励磁绕组匝间短路时转子涡流损耗特性,推导了核电半速汽轮发电机空载运行时励磁绕组匝间短路故障下,定子分数次谐波环流产生的合成磁动势表达式,分析合成磁动势相对于转子的转速,揭示了转子表面产生涡流的原因... 为研究核电半速汽轮发电机励磁绕组匝间短路时转子涡流损耗特性,推导了核电半速汽轮发电机空载运行时励磁绕组匝间短路故障下,定子分数次谐波环流产生的合成磁动势表达式,分析合成磁动势相对于转子的转速,揭示了转子表面产生涡流的原因以及涡流的频率特性。结合涡流损耗计算方法,以一台核电半速汽轮发电机为例进行了仿真验证。在此基础上,对核电半速汽轮发电机励磁绕组不同位置发生相同程度匝间短路,以及励磁绕组发生不同程度匝间短路过程进行了仿真,计算了转子各阻尼条及槽楔中的涡流及涡流损耗,揭示了励磁绕组匝间短路时影响转子阻尼条及槽楔中涡流和涡流损耗的因素。为核电半速汽轮发电机励磁绕组匝间短路故障时,分析转子发热的影响因素提供了理论基础。 展开更多

关键词 核电半速汽轮发电机 励磁绕组 匝间短路 涡流损耗

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基于转子分段斜极的E-Bike轮毂电机振动噪声削弱方法

2

作者 陶大军 周杰 +2 位作者 王栋 任永斌 戈宝军 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第3期88-97,共10页

针对E-Bike表贴式分数槽轮毂电机振动噪声问题,提出转子分段斜极削弱振动噪声方法。基于转子分段斜极方案,确定了引发高振动噪声的径向电磁力波阶数与频率,且借助模态证实了该频率的高振动噪声并非径向力波的低频共振所引发;推导了转子... 针对E-Bike表贴式分数槽轮毂电机振动噪声问题,提出转子分段斜极削弱振动噪声方法。基于转子分段斜极方案,确定了引发高振动噪声的径向电磁力波阶数与频率,且借助模态证实了该频率的高振动噪声并非径向力波的低频共振所引发;推导了转子分别采用单边、双边、Z型斜极方案时的径向力波解析表达式,揭示了转子分段斜极对分数槽轮毂电机径向电磁力波的影响规律。以某E-Bike表贴式分数槽轮毂电机为研究对象,分析了不同分段斜极方案的噪声抑制效果,对比研究了优化前后振动加速度频响和噪声频响分布规律。结果表明:双边6段斜极为该电机的振动噪声有效抑制方案,此时2倍频、4倍频噪声分别削弱达8.05%、24.89%,验证了理论推导的正确性和抑制方案的有效性。 展开更多

关键词 E-Bike 轮毂电机 振动噪声 电磁力 齿谐波 转子分段斜极

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基于多目标粒子群算法考虑饱和情况异步起动永磁同步电机转子设计

3

作者 艾萌萌 宋兴宇 +1 位作者 刘文辉 沈涛 《电工技术学报》 北大核心 2025年第12期3857-3867,共11页

异步起动永磁同步电机(LSPMSM)区别于其他永磁电机,由于定转子均开槽,其齿槽转矩分析难度增加。该文以异步起动永磁同步电机为研究对象,首先从谐波的角度,建立齿槽转矩与谐波之间的关系;其次在永磁体最大磁能积不变的前提下,确定电机饱... 异步起动永磁同步电机(LSPMSM)区别于其他永磁电机,由于定转子均开槽,其齿槽转矩分析难度增加。该文以异步起动永磁同步电机为研究对象,首先从谐波的角度,建立齿槽转矩与谐波之间的关系;其次在永磁体最大磁能积不变的前提下,确定电机饱和程度与永磁体参数的关系;然后考虑定子是否斜槽和电机的饱和程度将电机分为六种设计情况,将齿槽转矩、效率及转矩脉动作为优化目标,通过响应面法分别建立不同设计情况下优化目标与优化参数的关系;最后采用多目标粒子群算法,对不同的设计情况进行寻优选取出六组最佳优化参数。并通过仿真分析验证齿槽转矩与谐波在不同饱和状态下的关系。搭建实验平台,验证了理论分析与仿真分析的准确性。 展开更多

关键词 异步起动永磁同步电机 齿槽转矩 谐波 饱和程度 多目标粒子群算法

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电机线棒环氧云母绝缘老化特性研究 被引量：3

4

作者 戈宝军 黄启昭 +1 位作者 陶大军 刘骥 《绝缘材料》 CAS 北大核心 2021年第7期53-58,共6页

为将频域介电谱测试技术应用于大型电机定子线棒绝缘老化状态的无损检测中,在热、电、机械等多因子联合作用下对定子线棒环氧云母绝缘进行加速老化试验,测试不同老化程度试样的频域介电谱。采用最小二乘法提取频域介电响应的Davidson-C... 为将频域介电谱测试技术应用于大型电机定子线棒绝缘老化状态的无损检测中,在热、电、机械等多因子联合作用下对定子线棒环氧云母绝缘进行加速老化试验,测试不同老化程度试样的频域介电谱。采用最小二乘法提取频域介电响应的Davidson-Cole模型参数作为特征参量,采用特征参量分析环氧云母绝缘的老化程度。最后通过拟合建立特征参量与老化时间的关系。结果表明:环氧云母绝缘的介质损耗因数tanδ随老化程度的增加而增大,尤其在频率为10^(-3)~10^(-1)Hz有明显的增大趋势;Davidson-Cole模型提取的特征参量β和τ可用于表征绝缘的老化程度,β随老化时间的增加线性减小,τ随老化时间的增加呈指数函数减小,Δε随老化时间的增加明显增大。通过τ与老化时间的拟合关系,得出了定量表征绝缘老化程度的公式,可以考虑作为老化程度评估的经验公式。 展开更多

关键词 大型电机 频域介电谱 环氧云母绝缘 Davidson-Cole模型

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双并列转子永磁电机非对称负载运行特性

5

作者 戈宝军 范阵雨 林鹏 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期55-65,共11页

双并列转子电机在驱动两侧非对称负载时,轻载侧电机的功角较低,产生了电机材料浪费,效率低等问题。为提升电机整体输出功率,基于双并列转子电机基本理论采用解析法求得电机驱动转矩平均值的表达式,进而提出轻载侧绕组提前的结构设计。... 双并列转子电机在驱动两侧非对称负载时,轻载侧电机的功角较低,产生了电机材料浪费,效率低等问题。为提升电机整体输出功率,基于双并列转子电机基本理论采用解析法求得电机驱动转矩平均值的表达式,进而提出轻载侧绕组提前的结构设计。而后以一台12极72槽双并列转子电机为例,建立其磁网络模型,通过麦克斯韦应力张量法得出驱动转矩的解析计算式,分析转子偏差角对电机基本转矩脉动的影响,得出最佳绕组提前槽数。最后,针对电机转矩脉动较大的问题,使用响应曲面法,以基本转矩脉动为目标函数,以永磁体偏心距、永磁体极弧系数、并接区高度作为自变量对电机进行优化,有效降低电机转矩脉动,验证了绕组前置的结构改进对提升电机非对称状态下的输出转矩具有显著效果。 展开更多

关键词 永磁同步电机 双并列转子 转矩脉动 等效磁网络 响应曲面法 耦合区

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永磁辅助同步磁阻电机研究现状及发展趋势 被引量：18

6

作者 曹恒佩 艾萌萌 王延波 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第18期4575-4592,共18页

永磁辅助同步磁阻电机(PMaSynRM)以其高功率密度、高效率、高性价比及宽调速范围的优点,近年来已成为行业的研究热点,特别是在家用电器、电动汽车及工业电机等领域。在国内外研究现状的基础上,该文详细介绍了永磁辅助同步磁阻电机的优... 永磁辅助同步磁阻电机(PMaSynRM)以其高功率密度、高效率、高性价比及宽调速范围的优点,近年来已成为行业的研究热点,特别是在家用电器、电动汽车及工业电机等领域。在国内外研究现状的基础上,该文详细介绍了永磁辅助同步磁阻电机的优化设计、转矩提升、转矩脉动抑制、机械强度、温升分布计算以及容错设计等方面的最新研究进展。分析了辅助槽与气隙等设计对转矩特性的提升;总结了中心肋与磁障等设计对机械强度的优化;解释了PMaSynRM在不同工况下的温升分布并总结了多相、绕组等设计对永磁辅助同步磁阻电机容错能力的提高。最后,考虑电机行业的发展趋势,对永磁辅助同步磁阻电机的研究发展进行展望。 展开更多

关键词 永磁辅助同步磁阻电机 转矩特性 机械强度 温度分布 容错设计

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并轴式双转子永磁同步电机齿槽转矩分析 被引量：6

7

作者 戈宝军 姜汉 +1 位作者 林鹏 陶大军 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期80-90,共11页

为有效分析和削弱并轴式双转子永磁同步电机的齿槽转矩,首先给出并轴式双转子永磁同步电机并接区气隙尺寸确定的一般原则,其次在计及并接区特殊结构参数的情况下给出各部分等效磁导的计算公式,进而建立并轴式双转子永磁同步电机等效磁... 为有效分析和削弱并轴式双转子永磁同步电机的齿槽转矩,首先给出并轴式双转子永磁同步电机并接区气隙尺寸确定的一般原则,其次在计及并接区特殊结构参数的情况下给出各部分等效磁导的计算公式,进而建立并轴式双转子永磁同步电机等效磁网络模型,并通过能量差分法建立该电机齿槽转矩的解析表达式,然后以一台双8极54槽并轴式双转子永磁同步电机为例,建立其2D有限元计算模型,综合分析电机并接区气隙、永磁体、槽口宽度等不同结构的尺寸参数对齿槽转矩的影响,得到削弱并轴式双转子永磁同步电机齿槽转矩的有效方法,最后使用田口法以电机齿槽转矩为优化目标,以并接区气隙尺寸、永磁体尺寸、定子槽口宽度等不同参数作为优化变量进行优化分析,有效提高电机的性能。 展开更多

关键词 并轴式双转子 永磁同步电机 等效磁网络 等效磁导 齿槽转矩 田口法

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MW级双并列转子低速永磁直驱电机设计方法与性能分析 被引量：4

8

作者 陶大军 陈阳 +1 位作者 李凌霄 戈宝军 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期82-90,共9页

针对二辊式轧机、双螺杆泵等并行同步对驱类设备存在体积庞大、主从动轴同步性差且需要定期维护等问题,提出一种双并列转子永磁电机直驱系统,整个传动系统更加紧凑高效。结合工程需求,构建了双并列转子永磁直驱电机的基本结构,定义了双... 针对二辊式轧机、双螺杆泵等并行同步对驱类设备存在体积庞大、主从动轴同步性差且需要定期维护等问题,提出一种双并列转子永磁电机直驱系统,整个传动系统更加紧凑高效。结合工程需求,构建了双并列转子永磁直驱电机的基本结构,定义了双并列转子永磁电机定子耦合区内的设计关键参数,并基于等效磁路法对耦合区磁路分布进行了分析,从定子分块规则和冲片几何结构的角度出发,建立了耦合区内耦合角的确定方法。对一台额定功率为1 200 kW、额定转速为20 r/min的双并列转子永磁直驱电机进行了电磁设计,通过数值仿真对所设计的电磁方案进行了校核分析,探讨了占空角大小对转矩脉动和转子所受不平衡电磁力的影响,为双并列转子永磁直驱系统的研发奠定了基础。 展开更多

关键词 双并列转子 永磁电机 磁路 耦合区 电磁设计

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永磁无刷电机霍尔位置传感器容错控制 被引量：9

9

作者 吕德刚 都泽源 李松 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期44-52,共9页

针对永磁无刷电机霍尔位置传感器故障问题,提出霍尔位置传感器(单霍尔和双霍尔)故障容错控制方法。任意霍尔信号跳变沿时刻,根据具体霍尔跳变沿类型和当前霍尔状态判别霍尔故障类型;分析永磁无刷电机的机械运动方程,提出3种改进型霍尔... 针对永磁无刷电机霍尔位置传感器故障问题,提出霍尔位置传感器(单霍尔和双霍尔)故障容错控制方法。任意霍尔信号跳变沿时刻,根据具体霍尔跳变沿类型和当前霍尔状态判别霍尔故障类型;分析永磁无刷电机的机械运动方程,提出3种改进型霍尔传感器故障补偿策略:线性外差法霍尔故障补偿、一阶泰勒算法故障补偿(first-order algorithm)、基于降阶观测器的霍尔故障补偿。将霍尔传感器容错控制策略在方波和正弦波电流控制的永磁无刷电机实验平台上进行测试,验证不同霍尔传感器容错控制策略的性能。实验证明,基于降阶观测器的霍尔传感器容错技术较另外两种方法具有更好的容错性能。 展开更多

关键词 永磁无刷电机 霍尔位置传感器 故障判别 故障补偿 降阶观测器

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表贴式永磁同步电机改进滑模观测器控制 被引量：46

10

作者 吕德刚 李子豪 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第10期58-66,共9页

针对中高速情况下,永磁同步电机滑模观测器无位置传感器控制系统容易出现抖振的问题,提出了采用在零点处连续的切换控制函数代替在零点处不连续的切换控制函数,并结合趋近律控制的改进方法。以电机的相电流和相电压为输入量,转速和转子... 针对中高速情况下,永磁同步电机滑模观测器无位置传感器控制系统容易出现抖振的问题,提出了采用在零点处连续的切换控制函数代替在零点处不连续的切换控制函数,并结合趋近律控制的改进方法。以电机的相电流和相电压为输入量,转速和转子位置角度为输出量,重新建立滑模观测器并推出经改进后的滑模观测器算法。选取表贴式永磁同步电动机,采用速度和电流的双闭环磁场定向矢量控制方法进行仿真、实验。通过对比改进前后的滑模观测器实验数据及结果得出:单独采用在零点处连续的切换控制函数或单独采用趋近律控制方法,均可减小传统滑模观测器出现的抖振现象;将两种控制方法相结合还能进一步减小抖振,提高算法的估计精度,使电机的估计转速、估计转子位置角度更加接近实际值。 展开更多

关键词 表贴式永磁同步电动机 无位置传感器 滑模观测器 矢量控制 趋近律控制 切换控制函数

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中型高压电动机暂态温度场分析及短时过载运行研究 被引量：2

11

作者 夏云彦 邵远亮 +1 位作者 陈志成 张东宇 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期88-95,共8页

针对中型高压感应电动机暂态温升难以准确计算的问题,以一台紧凑型中型高压感应电动机为例,采用电机内各物理场间强耦合与弱耦合相结合的多物理场三维动态耦合分析方法,对其暂态温升进行计算。根据电机内定、转子区域流-固耦合的特点,... 针对中型高压感应电动机暂态温升难以准确计算的问题,以一台紧凑型中型高压感应电动机为例,采用电机内各物理场间强耦合与弱耦合相结合的多物理场三维动态耦合分析方法,对其暂态温升进行计算。根据电机内定、转子区域流-固耦合的特点,建立电机温度场与流体场的三维强耦合分析模型。利用电机动态数学模型、磁网络模型、集肤效应模型及流体网络模型对电机损耗、转速及入口流量等进行计算,并作为耦合边界条件实现与流-固耦合模型的瞬态弱耦合求解。模拟了电机起动过程中温度的变化过程,验证了研究方法的正确性。对短时工况不同负载条件下电机的温升进行计算,获取负载条件对电机温升的影响规律,为电机的短时过载运行提供依据。研究内容为中型高压电动机暂态温升的计算及保障电机多工况的安全运行提供了参考。 展开更多

关键词 中型高压电动机 多场暂态耦合 暂态温升 短时工况 安全运行时间

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定子绕组匝间短路对无刷双馈电机电磁特性的影响 被引量：7

12

作者 戈宝军 张铭芮 +1 位作者 肖士勇 牛焕然 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期87-93,共7页

针对无刷双馈发电机定子绕组匝间短路的暂态电磁特性,采用多回路模型和有限元模型相结合的方法,建立了用于分析定子绕组短路故障的无刷双馈发电机场路耦合模型,充分考虑齿槽效应,铁磁材料饱和以及涡流效应等因素的影响。对发电机匝间故... 针对无刷双馈发电机定子绕组匝间短路的暂态电磁特性,采用多回路模型和有限元模型相结合的方法,建立了用于分析定子绕组短路故障的无刷双馈发电机场路耦合模型,充分考虑齿槽效应,铁磁材料饱和以及涡流效应等因素的影响。对发电机匝间故障前后暂态和稳态下的电磁转矩特征进行了频谱分析,在此基础上研究了不同频率电磁转矩分量随故障匝数及故障位置的变化特征,同时给出了相同故障匝数不同短路位置下定子两套绕组三相电流的规律特征。结果表明:当功率绕组发生匝间短路时,电磁转矩会产生二倍基频和f;±f;频率分量(f;为功率绕组频率,f;为控制绕组频率),对无刷双馈发电机定子绕组匝间短路故障监测和诊断具有参考意义。 展开更多

关键词 无刷双馈 匝间短路 场路耦合 电磁转矩 故障监测

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带负载扰动补偿的永磁同步电机改进MRAS观测器控制 被引量：6

13

作者 吕德刚 刘站卓 徐翔 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期46-54,共9页

针对传统模型参考自适应系统(MRAS)对转速和负载变化敏感及鲁棒性差等问题,提出一种基于快速超螺旋滑模自适应观测器的改进型控制算法。利用快速超螺旋滑模代替传统的PI自适应环节,提高了系统鲁棒性;考虑负载转矩对系统产生的影响,将负... 针对传统模型参考自适应系统(MRAS)对转速和负载变化敏感及鲁棒性差等问题,提出一种基于快速超螺旋滑模自适应观测器的改进型控制算法。利用快速超螺旋滑模代替传统的PI自适应环节,提高了系统鲁棒性;考虑负载转矩对系统产生的影响,将负载转矩和转速作为状态变量,选取转速实际值与观测值误差作为滑模面,设计负载转矩滑模观测器,将实时辨识的负载转矩引入到电流环,对参考转矩进行前馈补偿,提高了系统的抗负载扰动能力。以表贴式永磁同步电机为控制对象进行仿真和实验。结果表明:相比传统的模型参考自适应控制,改进型快速超螺旋滑模观测器控制具有更好的动态性能和鲁棒性。 展开更多

关键词 表贴式永磁同步电机 无位置传感器 快速超螺旋滑模 转矩观测 滑模模型参考自适应 切换控制函数

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曝气风机用高速永磁驱动电机的系统性能匹配研究

14

作者 艾萌萌 宋兴宇 +1 位作者 刘文辉 沈涛 《电机与控制学报》 2025年第8期82-91,共10页

本研究以150 kW、30000 r/min的高速永磁同步电动机(HSPMSM)为研究对象,对曝气风机驱动系统中的功率匹配问题进行仿真分析,通过分析曝气风机的工作点,求解匹配电动机的效率云图。进而得出曝气风机不同工况下与电机达到最优功率匹配时的... 本研究以150 kW、30000 r/min的高速永磁同步电动机(HSPMSM)为研究对象,对曝气风机驱动系统中的功率匹配问题进行仿真分析,通过分析曝气风机的工作点,求解匹配电动机的效率云图。进而得出曝气风机不同工况下与电机达到最优功率匹配时的系统效率云图,并通过电机损耗理论求解,验证匹配系统下的电机效率。然后,通过电动机的交轴和直轴电流云图求出曝气风机不同工况下所匹配的电动机交轴和直轴电流。并通过Park变换将系统匹配后电动机在不同工况点下的交、直轴电流转换成可人为控制的定子绕组三相交流电流,实现最优电流控制。最后,通过搭建实验平台实测整个系统在匹配后不同运行点下的转矩、电流以及效率情况,与理论计算结果进行详细对比,验证理论分析的准确性,为泵类负载与电动机的匹配提供依据。 展开更多

关键词 高速永磁同步电动机 曝气风机 效率云图 功率匹配 交、直轴电流 最优电流控制

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大功率实心转子高速永磁电机转子强度失效模式的影响规律研究

15

作者 杨子豪 戈宝军 +2 位作者 董传友 陶大军 杨志飞 《电机与控制学报》 2025年第8期56-69,共14页

忽略轴向约束会导致实心式永磁转子这类具有轴向约束的转子结构各强度失效模式评价参量计算出现误差。为了快速准确地识别实心式永磁转子各强度失效模式评价参量,提升该类电机综合设计的可靠性,以一台空气压缩机用大功率实心式高速永磁... 忽略轴向约束会导致实心式永磁转子这类具有轴向约束的转子结构各强度失效模式评价参量计算出现误差。为了快速准确地识别实心式永磁转子各强度失效模式评价参量,提升该类电机综合设计的可靠性,以一台空气压缩机用大功率实心式高速永磁同步电机为研究对象。结合材料力学以及热力学理论,分别建立了有、无轴向约束实心式永磁转子静力学解析模型,提出有、无轴向约束时3种转子强度失效模式的评价参量计算方法。在此基础上,对比研究了有、无轴向约束下不同转速和温度对实心式永磁转子3种失效模式影响差异,揭示了轴向约束对各类转子失效模式的评价参量影响规律。最后,通过提出的方法完成了一台38000 r/min实心式高速永磁电机的转子综合设计及强度校核,结合有限元仿真和样机实验验证了所提方法的正确性。 展开更多

关键词 高速永磁电机 转子应力 轴向约束 转子失效模式 转子可靠性

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