双层复合护套高速永磁电机转子涡流损耗解析模型 被引量：3

1

作者 佟文明 田野 +2 位作者 李晓健 贾建国 李文东 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第14期4328-4340,共13页

在表贴式高速永磁电机中,双层复合护套可以有效抑制转子涡流损耗。目前,针对双层复合护套转子涡流损耗的研究主要采用有限元法,但该方法存在耗时、对薄护套网格剖分较困难等问题,因此该文基于精确子域法提出了一种考虑定子开槽、涡流反... 在表贴式高速永磁电机中,双层复合护套可以有效抑制转子涡流损耗。目前,针对双层复合护套转子涡流损耗的研究主要采用有限元法,但该方法存在耗时、对薄护套网格剖分较困难等问题,因此该文基于精确子域法提出了一种考虑定子开槽、涡流反作用的双层复合护套高速永磁电机转子涡流损耗通用解析模型。该模型同时考虑了永磁磁场励磁和电枢磁场励磁,可以计算负载磁场作用下的双层复合护套转子涡流损耗。此外,该模型还可进一步拓展至多层复合护套转子涡流损耗计算。通过该解析模型研究了双层复合护套不同护套厚度配比、不同护套材料对转子涡流损耗的影响。最后,将解析计算结果与有限元及C型铁心实验结果进行对比,验证了该解析模型的有效性。 展开更多

关键词 高速永磁电机 精确子域法 双层复合护套 涡流反作用 C型铁心实验

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双层永磁体结构高速永磁电机转子涡流损耗解析模型 被引量：3

2

作者 佟文明 杨先凯 +2 位作者 鹿吉文 贾建国 李文东 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第20期6293-6304,共12页

对于采用低电导率护套高电导率永磁体的表贴式高速永磁电机,在永磁体和保护套之间增加一层低电导率的永磁体,可有效降低永磁体上的涡流损耗。目前,对于双层永磁体转子结构的电机在使用有限元软件进行转子涡流损耗计算时,因为需要寻求两... 对于采用低电导率护套高电导率永磁体的表贴式高速永磁电机,在永磁体和保护套之间增加一层低电导率的永磁体,可有效降低永磁体上的涡流损耗。目前,对于双层永磁体转子结构的电机在使用有限元软件进行转子涡流损耗计算时,因为需要寻求两种永磁体不同厚度配比下的最优方案,所以要进行大量参数化,导致计算时间长、效率低。针对这一问题,该文基于精确子域法,建立了一个考虑定子开槽以及涡流反作用影响的双层永磁体结构转子涡流损耗解析模型,可同时对电枢磁场和负载磁场下双层永磁体结构转子涡流损耗进行求解,并且该模型可扩展至多层永磁体复合结构的转子涡流损耗计算。在此基础上分析了双层永磁体结构下外层永磁体不同厚度和不同材料对转子涡流损耗和内层永磁体消耗量的影响。最后通过有限元仿真和C型铁心实验验证了该解析模型的有效性。 展开更多

关键词 双层永磁体 高速永磁电机 精确子域模型 C型铁心实验

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基于改进复相对磁导函数的开槽轴向磁通永磁电机气隙磁场解析模型 被引量：2

3

作者 佟文明 杜绍雨 +1 位作者 贾建国 黄芮 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第24期7700-7711,共12页

齿槽效应会对气隙磁场产生较大影响,针对现有保角映射法无法考虑实际槽形以及精确子域法通用性受限的问题,该文基于改进复相对磁导函数提出一种计及定子槽宽、槽深和静态偏心影响的开槽轴向磁通永磁电机气隙磁场通用解析模型。建模时首... 齿槽效应会对气隙磁场产生较大影响,针对现有保角映射法无法考虑实际槽形以及精确子域法通用性受限的问题,该文基于改进复相对磁导函数提出一种计及定子槽宽、槽深和静态偏心影响的开槽轴向磁通永磁电机气隙磁场通用解析模型。建模时首先将求解域划分为气隙子域和永磁体子域,依据各子域的边界条件求解拉普拉斯方程,借助标量磁位求得无槽空载气隙磁场解析表达式,并引入改进复相对磁导函数考虑齿槽效应。然后分析静态偏心的作用规律,建立计及静态偏心影响的气隙磁场解析模型,在此基础上计算了不同偏心率下的气隙磁通密度、空载反电动势及齿槽转矩,有限元和实验证明了该解析模型的有效性。相较有限元分析,该解析模型具有建模耗时少、计算速度快和求解精度相近的特点,为相关电机的优化设计提供了有益参考。 展开更多

关键词 齿槽效应 改进复相对磁导函数 静态偏心 轴向磁通永磁电机

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磁致伸缩引起的非晶合金永磁电机振动解析计算 被引量：21

4

作者 吴胜男 唐任远 +3 位作者 韩雪岩 佟文明 舒圣浪 陈健 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第13期3635-3641,3383,共7页

磁致伸缩是引起非晶合金永磁电机振动的主要原因之一。基于压磁方程建立了磁致伸缩引起的非晶合金定子铁心振动解析模型。解析模型求解区域分为定子铁心轭部和齿部子域。以振动位移为求解变量,在轭部和齿部分别建立振动微分方程,采用分... 磁致伸缩是引起非晶合金永磁电机振动的主要原因之一。基于压磁方程建立了磁致伸缩引起的非晶合金定子铁心振动解析模型。解析模型求解区域分为定子铁心轭部和齿部子域。以振动位移为求解变量,在轭部和齿部分别建立振动微分方程,采用分离变量法求解偏微分方程,并利用边界条件得到待定系数。在解析模型的基础上,推导出电机振动特性解析计算公式。解析模型适用于计算磁致伸缩引起的径向磁通非晶合金永磁电机振动,可计算电机定子铁心振动位移、速度、加速度和应力。利用有限元法对解析法进行验证,表明了该解析方法的有效性。 展开更多

关键词 径向磁通永磁电机 磁致伸缩 非晶合金 解析法 振动

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高频非晶合金轴向磁通永磁电机温度场计算 被引量：11

5

作者 孙明灿 唐任远 +1 位作者 韩雪岩 佟文明 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2017年第6期54-61,共8页

高频非晶合金轴向磁通永磁电机永磁体涡流损耗分布不均,所以在电机温度场计算时不能简单地给永磁体赋一个平均生热率,需要根据永磁体不同位置的涡流损耗密度赋相应的生热率。本文将永磁体分成多块,利用有限元分别计算每块永磁体上的涡... 高频非晶合金轴向磁通永磁电机永磁体涡流损耗分布不均,所以在电机温度场计算时不能简单地给永磁体赋一个平均生热率,需要根据永磁体不同位置的涡流损耗密度赋相应的生热率。本文将永磁体分成多块,利用有限元分别计算每块永磁体上的涡流损耗大小,给出了永磁体的不同位置涡流损耗分布规律。根据涡流损耗分布规律,改进了的永磁体分块原则,提高了电机温升计算效率。最后,利用有限体积法对考虑涡流损耗分布和未考虑涡流损耗分布两种情况下电机的温升分别进行了计算,结果显示,考虑涡流损耗分布计算出的电机温升结果更接近实测值。 展开更多

关键词 轴向磁通永磁电机 温度场 涡流损耗 生热率 有限体积法

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表贴式轴向磁通永磁电机齿顶漏磁的分析计算 被引量：5

6

作者 孙明灿 唐任远 +2 位作者 韩雪岩 佟文明 贾建国 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第17期119-126,共8页

分数槽绕组轴向磁通永磁(AFPM)电机的齿顶漏磁较大。在利用等效磁路计算程序调试电机设计方案时,需要准确计算漏磁系数,而准确计算漏磁系数的前提是准确计算齿顶漏磁系数。根据轴向磁通永磁电机磁通路径的分布特点,针对定子齿和磁极不... 分数槽绕组轴向磁通永磁(AFPM)电机的齿顶漏磁较大。在利用等效磁路计算程序调试电机设计方案时,需要准确计算漏磁系数,而准确计算漏磁系数的前提是准确计算齿顶漏磁系数。根据轴向磁通永磁电机磁通路径的分布特点,针对定子齿和磁极不同的相对位置,给出了不同位置角时的齿顶漏磁解析公式。为了验证解析公式的正确性,以一台电机的设计方案为例,采用解析法和有限元法分别计算漏磁系数,结果表明解析计算结果和有限元计算结果具有较好的一致性。最后给出了齿顶漏磁与电机极数之间的关系,为电机设计和优化提供了参考。 展开更多

关键词 轴向磁通永磁电机 分数槽 齿顶漏磁 解析法 电机设计

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基于负载磁场考虑涡流反作用的带护套高速永磁电机转子涡流损耗解析模型 被引量：4

7

作者 佟文明 侯明君 +2 位作者 鹿吉文 吴胜男 贾建国 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第24期9072-9083,共12页

该文基于精确子域法建立电枢磁场、永磁磁场、定子开槽共同作用下的带护套高速永磁同步电机转子涡流损耗解析模型,该模型同时计及高频谐波磁场所引起的转子涡流反作用的影响。该模型在槽子域和永磁体子域中同时考虑定子绕组电流和永磁... 该文基于精确子域法建立电枢磁场、永磁磁场、定子开槽共同作用下的带护套高速永磁同步电机转子涡流损耗解析模型,该模型同时计及高频谐波磁场所引起的转子涡流反作用的影响。该模型在槽子域和永磁体子域中同时考虑定子绕组电流和永磁体剩磁,故利用该解析模型可以同时计算电枢磁场、理想空载磁场和负载合成磁场作用下的转子涡流损耗;为提高解析模型计算精度,在转子导体区域内求解扩散方程以考虑涡流反作用的影响。该文通过该解析模型研究槽口宽度、护套材料和护套厚度对转子涡流损耗的影响。最后,对一台7.5kW、15000r/min的高速永磁电机进行损耗分离实验,将解析、有限元和实验得到的转子涡流损耗进行对比,验证该解析模型的有效性。 展开更多

关键词 高速永磁电机 转子涡流损耗 涡流反作用 损耗分离实验

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基于流固耦合的高速永磁电机冷却结构分析与改进 被引量：12

8

作者 朱高嘉 朱英浩 +2 位作者 佟文明 韩雪岩 朱建国 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2017年第12期1-7,共7页

为研究高速永磁电机的温度分布状态和冷却系统效率,以一台全封闭式15k W、30000r/min高速非晶合金永磁电机为例,分析电机内冷却介质的流动状态和电机温升分布,并通过对比一台结构相似的10k W、2250r/min样机的温升计算结果和实验结果,... 为研究高速永磁电机的温度分布状态和冷却系统效率,以一台全封闭式15k W、30000r/min高速非晶合金永磁电机为例,分析电机内冷却介质的流动状态和电机温升分布,并通过对比一台结构相似的10k W、2250r/min样机的温升计算结果和实验结果,验证算法的准确性和可靠性。针对全封闭式永磁牵引电机转子发热严重的特点,建立了一套由转子径向风孔隔板作为风扇驱动、自循环轴向-径向混合通风冷却系统,通过流固耦合仿真验证了冷却系统的高效性和可靠性。计算结果表明,通过应用该冷却系统可以有效地降低转子位置的温升,对全封闭式高速永磁电机冷却结构设计具有一定的参考意义。 展开更多

关键词 高速永磁电机 全封闭结构 通风冷却 流体场 温度场

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基于ESMO-DPLL的混合式步进电机主动式阻尼控制 被引量：1

9

作者 施雨 武志涛 佟文明 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第18期5657-5667,共11页

针对混合式步进电机阻尼系数较小引起的振荡以及失步问题,提出一种主动式阻尼闭环控制方法提高步进电机的控制品质。首先,该方法基于同步旋转dq坐标系下的电机模型,将电流id控制恒为额定电流,利用转速误差调节电流iq生成瞬时转矩,改善... 针对混合式步进电机阻尼系数较小引起的振荡以及失步问题,提出一种主动式阻尼闭环控制方法提高步进电机的控制品质。首先,该方法基于同步旋转dq坐标系下的电机模型,将电流id控制恒为额定电流,利用转速误差调节电流iq生成瞬时转矩,改善电机运行时存在的振荡现象。其次,为实现转速闭环,提出一种扩展滑模反电动势观测器(ESMO)与双锁相环(DPLL)相结合的无传感器控制方法,ESMO改善了传统滑模观测器的抖振问题,DPLL能消除加减速过程中的稳态误差。最后,通过实验验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 混合式步进电机 闭环控制 主动式阻尼控制 锁相环 滑模观测器

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PWM逆变器供电引起的轴向磁通非晶电机谐波损耗的解析计算 被引量：9

10

作者 朱龙飞 朱建国 +1 位作者 佟文明 韩雪岩 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第16期115-123,共9页

非晶合金材料具有出色的低损耗特性,适于用作高频电机的铁心,但PWM逆变器供电会导致高频电机谐波损耗严重增加。在电机初始设计阶段,快速准确计算出谐波损耗是轴向磁通非晶合金永磁电机设计及优化的关键。针对3D时步有限元计算耗时长的... 非晶合金材料具有出色的低损耗特性,适于用作高频电机的铁心,但PWM逆变器供电会导致高频电机谐波损耗严重增加。在电机初始设计阶段,快速准确计算出谐波损耗是轴向磁通非晶合金永磁电机设计及优化的关键。针对3D时步有限元计算耗时长的问题,改进现有多环等效模型的计算方法,推导了考虑PWM逆变器供电高次谐波电流影响的气隙磁通密度解析计算方法,并在此基础上推导了定子铁心损耗及考虑涡流反作用影响的转子涡流损耗的解析计算方法。将谐波损耗的解析计算值与样机实验值以及3D有限元计算值进行对比,结果显示谐波损耗的平均计算误差仅为9.69%,解析模型具有较高的计算精度。 展开更多

关键词 非晶合金 轴向磁通永磁电机 PWM逆变器 谐波损耗 解析方法

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电磁热储能系统中谐振电路的机理研究 被引量：2

11

作者 李岩 郭昊 +1 位作者 敖前 井永腾 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第21期4439-4447,共9页

电磁热储能系统中的谐振电路作为电磁向热转换的实现环节,影响着电磁热储能系统的功率和效率。在实际工况下,流经谐振电路中加热管体的高频大电流会使管体的电感发生变化,进而影响系统的功率效率。该文以50kW电磁热储能系统中谐振电路... 电磁热储能系统中的谐振电路作为电磁向热转换的实现环节,影响着电磁热储能系统的功率和效率。在实际工况下,流经谐振电路中加热管体的高频大电流会使管体的电感发生变化,进而影响系统的功率效率。该文以50kW电磁热储能系统中谐振电路为研究对象,基于有限元瞬态计算方法,确定了求解域内磁共能与电流的变化关系,并基于磁共能函数展开法,准确描述磁链函数,继而得出谐振电路中加热管体的动态电感函数。基于基波分析法,适配了电容,使电磁热储能系统在设计功率下保持高效率的运行。通过进行实验,对比实验值和计算值,谐振电路电压、电流波形和相位相吻合,动态电感计算较为准确。该文对电磁热储能系统谐振电路的设计与研究有一定参考价值。 展开更多

关键词 电磁热储能系统 谐振电路 动态电感 磁共能展开

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磁致伸缩引起的非晶合金铁心振动解析计算及影响因素 被引量：16

12

作者 吴胜男 唐任远 +2 位作者 韩雪岩 佟文明 赵森磊 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第20期73-82,共10页

磁致伸缩是引起非晶合金电机振动噪声显著增大的主要原因之一。基于压磁方程建立了磁致伸缩引起的非晶合金圆环铁心振动解析模型。解析模型以振动位移为求解变量,采用分离变量法求解振动微分方程。解析模型可用于计算磁致伸缩引起的非... 磁致伸缩是引起非晶合金电机振动噪声显著增大的主要原因之一。基于压磁方程建立了磁致伸缩引起的非晶合金圆环铁心振动解析模型。解析模型以振动位移为求解变量,采用分离变量法求解振动微分方程。解析模型可用于计算磁致伸缩引起的非晶合金铁心振动位移和振动加速度。通过测试不同加工工艺非晶合金铁心样品的振动,得出叠压和卷绕、浸漆和退火对非晶合金铁心振动的影响规律,确定不同加工工艺非晶合金铁心振动计算修正系数。本文研究工作为非晶合金电机振动噪声的研究奠定了基础。 展开更多

关键词 磁致伸缩 非晶合金铁心 振动 解析计算 叠压和卷绕 浸漆和退火

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新型强迫风冷散热结构在高功率密度外转子表贴式PMSM上应用分析 被引量：3

13

作者 于占洋 胡旭阳 +2 位作者 李岩 井永腾 王瑾 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第24期6668-6678,共11页

全电动飞机用高功率密度外转子永磁同步电机的损耗主要集中在定子铁心和绕组上,导致传统的强迫风冷方式难以将热量通过机壳、端盖传递到外界。为此,首先,该文提出一种基于热管技术的高性能冷却系统,此冷却系统充分利用热管高导热性能,... 全电动飞机用高功率密度外转子永磁同步电机的损耗主要集中在定子铁心和绕组上,导致传统的强迫风冷方式难以将热量通过机壳、端盖传递到外界。为此,首先,该文提出一种基于热管技术的高性能冷却系统,此冷却系统充分利用热管高导热性能,将热管一端插入定子铁心轭部,另一端连接相应的冷却结构进行散热,并综合对比分析了三种不同散热器结构的散热能力。在此基础上,搭建实验测试平台,对所提出冷却系统的散热能力和平均散热系数进行实验测试。其次,为了提高电机的功率密度,采用单齿铁心绕线工艺,降低了绕组铜耗和质量,并对单齿绕线方式下直流铜耗进行解析建模。最后,设计、制作一台22极24槽全电的飞机用外转子表贴式永磁同步电机(SPMSM),测试样机在不同飞行工况下的温升分布情况,验证了所提出冷却系统的有效性。 展开更多

关键词 热管 高功率密度 强迫风冷 外转子表贴式永磁同步电机

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