110kW电励磁双凸极电机计算与分析

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双凸极永磁发电机绕组过电压分析及解决方法704

放电电流：
du U iC C C e RC dt R
t
（3）电机内部过渡过程在 D1 断时，发电机内部磁场储能不会立刻发生变换，在绕组电感形成的一阶电路中，
电压：U=Ldi/dt ，电流：求解参照（1）中描述根据（1）～（3）的分析，并与发电机绕组参数及外部整流逆变相结合，可已看出，正是由于外部电力电子器件的导通与关断的调制作用，在励磁磁场储能没有突变的情况下，发电机内部绕组在过渡过程中释放自身能量，出现过电压。试验过程中对绕组进行跟踪测试，测试的数据表明，双凸极永磁发电机完成各种切换工作时，电枢绕组会出现 1000V 左右的瞬间尖峰电压，此高电压在运行试验过程中的多次冲击，最终造成绕组的匝间击穿。 3 解决方案为解决上述过电压引起的绕组短路问题，在对主电路拓扑结构进行分析的基础上，针对一体化发电系统中主电路中各元件相互间的关系，在不改变现有能量传输方案的基础上，以减小瞬态电压为主要优化目标，把一次电能的双凸极永磁发电机和整流器作为具体实施对象，形成了优化方案，方案如下：
双凸极永磁发电机绕组过电压分析及解决方案摘要：本文对双凸极永磁发电机绕组过电压现象进行了原因分析，提出了解决方案。关键词：双凸极；绕组过电压；分析；方案；中图分类号： 1 前言双凸极永磁发电机的励磁由安装在定子或转子上的永磁体来提供，既具有永磁无刷电机功率密度高的特点，又具有开关磁阻电机结构简单适合于高速运行的优点，因而在电机工程中得到广泛重视和普及推广。本文涉及的双凸极发电机的结构为外转子型式，永磁体粘贴转子外壳上；在定子齿上安放集中式绕组，绕组的端部短，省铜，损耗小，效率高。目前，国内双凸极永磁发电机加逆变技术组成的一体化发电系统在小型化移动电站中应用较广，而发电机的可靠性直接影响供电的实际使用效能。在一体化发电系统的研制过程中曾经出现了双凸极永磁发电机绕组匝间短路的情况，本文根据在试验中出现的情况，结合一体化发电系统的具体设计方案进行了基本的分析，同时提出了解决方案。 2 原因分析一般情况下，双凸极永磁发电机内部短路现象的原因如下： A.发电机局部温度高，导致部分绕组绝缘能力下降； B.发电机局部瞬态过电压； C.发动机震动及绕组松动导致局部绝缘磨损。结合双凸极永磁发电机的工作状态以及对试验记录的分析发现，运行过程中发电机温度≤80℃，所以局部温度高导致绝缘下降的原因不存在，同时对故障电机解剖时，也没发现绕组松动磨损的痕迹。综合试验情况和基本的理论分析，认为引起绕组短路的主要原因归结为发电机局部瞬间过电压。在发电机运行过程中，发电机内部复杂的电磁过程中形成的电压浪涌尖脉冲，连续对绝缘施加电应力，在一定时间的积累后导致绝缘失效，形成短路。短路的主要原因分析如下。双凸极永磁发电机输出端主电路为整流器加逆变器H桥形式，其中整流器采用功率二极管不控整流电路来实现电能的基本变换，利用电容器来平滑母线电压的文献标识码：文章编号：

电励磁双凸极电机

有关“电励磁双凸极电机”的介绍电励磁双凸极电机是一种特殊类型的电机，其结构和工作原理都有一定的特点。

有关“电励磁双凸极电机”的介绍如下：1.结构特点：●电励磁双凸极电机主要由定子和转子组成。

定子包括两个极芯和励磁绕组，而转子则由永磁体构成。

●定子的极芯上绕有励磁绕组，通常采用直流电源进行励磁。

●转子由多个永磁体组成，这些永磁体在电机转动时产生磁场。

2.工作原理：●当励磁绕组中通入直流电流时，会在定子极芯上产生磁场。

这个磁场与转子上的永磁体产生的磁场相互作用，从而产生转矩，使电机转动。

●电励磁双凸极电机的转矩方向取决于励磁电流的方向。

通过改变励磁电流的方向，可以改变电机的旋转方向。

●由于电励磁双凸极电机采用永磁体作为转子，因此其具有较高的效率和较小的体积。

3.应用：●电励磁双凸极电机主要应用于汽车、摩托车、电动车等领域，作为驱动电机使用。

●此外，由于其具有较高的效率和较小的体积，电励磁双凸极电机也被用于一些需要高性能、小体积电机的场合。

4.优点：●效率高：由于采用了永磁体作为转子，电励磁双凸极电机具有较高的效率。

●体积小：相对于其他类型的电机，电励磁双凸极电机具有较小的体积，更适合于紧凑型设备的驱动。

●易于控制：通过改变励磁电流的方向，可以方便地改变电机的旋转方向。

5.缺点：●成本高：由于采用了永磁体和励磁绕组等材料，电励磁双凸极电机的制造成本较高。

●对温度敏感：永磁体的磁性能受温度影响较大，因此电励磁双凸极电机在高温环境下可能会出现性能下降的情况。

总的来说，电励磁双凸极电机是一种高效、紧凑且易于控制的电机类型，适用于多种应用场景。

电励磁双凸极发电机的短路运行分析

电励磁双凸极发电机的短路运行分析
戴卫力，等
电励磁双凸极发电机的短路运行分析
戴卫力，严仰光
（．江苏省输配电装备技术重点实验室，１河海大学计算机及信息工程学院（常州），常州２．南京航空航天大学自动化学院，南京２０１）１０６２３２；１０２
ＡｂｔａｔＲｅｔｅｕｔｕｔｏｈｅｅａｏｎｒｔｒｗｉｄｎｓｗｅｅｈｒｅ－ｔｓｏｉｃｉｆｕｔｓｒｃ：ｃｉｒｏｐｆｔｅｇｎｒｔｒａｄａｍａｕｅｎｉｇｒｓｏｔｄｗｏｈｒｃｒｕｔａｌｉｆｔｓ
下的发电机磁场，相磁链，短路电流以及电枢电流的换相情况进行了详细地理论和实验分析。揭示了发电机输出端短路时，不同发电方式下的电枢反应和电流换相特点。通过进一步研究表明：发电机输出端短路时，若无寄生参数，发电机一直工作在电流换相状态；否则，则还存在单相导电工作状态。当发电机发生相间短路时，不存在换相重叠现象，其短路电流与输出端短路时相比要小。关键词：电励磁双凸极电机；电流换相；电枢反应；限元分析有
ｍａｕｅｒａｔｎａｄｃｍｍｕａｉｎｉｉｅｅｔｇｎｒｔｇｍｏｅｅｅｔｅｕｐｔｉｓｏｅ．Ｆｒｅｔｒｅｃｉｎｏｏｔｔｎｄｆｒｎｅｅａｉｄｓｗｈｎｒｃｉｒｏｔｕｓｈｒｄｏｆｎｉｆｔｕｔｒｈ

电励磁双凸极无刷直流发电机电压纹波分析

=
-
ia
Ξ
( ra
+
rb +
R L ) Η1 ≤ Η≤ Η2
械角度为 15°。B 相定子齿与转子槽中心线相对的位置为初始位置 (Η= 0°) , 逆时针旋转方向为正向。
双凸极无刷直流电机的电压方程可描述为
ua
ra 0 0 0 ia
Ωa
ub =
uc
0 rb 0 0 0 0 rc 0
ib ic
+
Ξ
d dΗ
Abstract: Con sidering the sa lien t po le and h igh m agnet ic non linea rity of the elect rom agnet ic doub ly sa lien t (EM D S) DC genera to r, a 12 8 po le p ro to typ e EM D S genera to r is designed and ca lcu la ted u sing a 22D fin ite elem en t m ethod (FEM ). B y the p henom enon of the changed p ha se vo ltage w ave (120- 180°) is ana lyzed. T he influence of the excit ing cu rren t and the a rm a tu re react ion on DC vo ltage ripp le of gen2 era to r is d iscu ssed. N on linea r ru les a re ga ined by chang ing the DC vo ltage ripp le. T heo ret ica l ana lysis is verified by sim u la t ion and exp erim en ta l resu lt s. R esu lt s a re help fu l to the op t im a l design of the genera2 to r and op t im a l con t ro l of excit ing2w ind ing. Key words: doub ly sa lien t genera to r; ripp le; a rm a tu re react ion; elect rom agnet ic; FEM

110kw直流电机励磁线圈阻值

110kw直流电机励磁线圈阻值
摘要：
1.110kw 直流电机的概述
2.励磁线圈的概念和作用
3.阻值的定义和计算方法
4.110kw 直流电机励磁线圈阻值的确定
5.结论
正文：
一、110kw 直流电机的概述
110kw 直流电机是一种常用的电机类型，其额定功率为110 千瓦，适用于各种工业设备和场合。

与交流电机相比，直流电机具有更好的调速性能和较大的起动转矩，因此在某些应用场景具有明显的优势。

二、励磁线圈的概念和作用
励磁线圈是直流电机的一个重要组成部分，其主要作用是产生磁场。

在直流电机运行过程中，励磁线圈会产生一个恒定的磁场，使得电机转子在磁场作用下产生转矩，从而实现电机的运转。

三、阻值的定义和计算方法
阻值是指一个电阻器件对电流的阻碍程度，通常用欧姆（Ω）表示。

阻值的计算方法有多种，其中最常用的是欧姆定律，即阻值等于电压除以电流（R=U/I）。

四、110kw 直流电机励磁线圈阻值的确定
对于110kw 直流电机，励磁线圈的阻值需要根据电机的具体参数和工作条件来确定。

一般来说，阻值的选取需要保证电机在正常工作时，励磁电流在规定范围内，同时考虑到电机的起动和调速性能。

具体的阻值确定需要参考电机的使用说明书或相关设计资料。

五、结论
110kw 直流电机的励磁线圈阻值的确定需要综合考虑电机的工作条件和性能要求。

直驱式多转子极电励磁双凸极风力发电机

直驱式多转子极电励磁双凸极风力发电机朱德明;周楠;张卓然;陈志辉;严仰光【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2009(024)012【摘要】针对如何提高低速直驱双凸极发电机效率的问题,研究了一种多转子极电励磁双凸极发电机新结构,推导了该发电机定子极数与转子极数配合关系,给出了多转子极DSEM定子极宽与定子极距之比的取值,并在此基础上建立了有限元分析模型,在发电机转速、每相串联匝数、转子极数和主要尺寸相同的条件下对比分析了24/16、12/16和6/16极电励磁双凸极发电机的磁链、电动势、电感、定位力矩、效率和重量.分析结果表明本文所提多转子极DSEG发电机结构的合理性.【总页数】7页(P32-37,56)【作者】朱德明;周楠;张卓然;陈志辉;严仰光【作者单位】南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室,南京,210016;中国电子科技集团公司第十四研究所,南京,210013;南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室,南京,210016;南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室,南京,210016;南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室,南京,210016;南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室,南京,210016【正文语种】中文【中图分类】TM303【相关文献】1.分瓣转子电励磁双凸极发电机的空载和负载特性仿真分析 [J], 刘海鹏;于功山;张文昌;王怀杰;李光友2.新型凸极式转子无刷电励磁直流电机设计与分析 [J], 刘爱民;张金华;娄家川;毕玉洁3.电励磁双凸极风力发电机系统MPPT控制策略的对比 [J], 周兴伟;周波;郭鸿浩;刘颖4.转子斜槽电励磁双凸极发电机静态特性分析 [J], 杨红军;戴卫力;孟小利;严仰光5.电励磁直驱式风力发电机磁极极靴的结构优化 [J], 夏惠珍因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

电励磁双凸极电机的建模及其PID控制

图２每相绕组自感及相绕组与励磁绕组互感
收稿日期：０－１８２５１－．０１
警
（１）
徐瑞东
２４
男
１７年生；９９中国矿业大学硕士，主要从事电力电子与电力传动方面的研究．
维普资讯
第
（
镐期）
（ＰＳ — ＯＥＲＭＨＥＥＬＩＰＯＥＣＩＡＩ）ＸＯＮＲＦＬＴＣＣＮＯ
（ＳＭ）ＳＭ由于在转子或定子上嵌入了永ＤＥ。ＤＰ
＋Ｄ
十Ａ
磁体，因此高温运行能力差，而且弱磁控制比较
难，可控参数少。而ＤＥ由于不存在永磁体，ＳＭ适用的场合更宽，而且容易进行弱磁控制，可控参数
图１双凸极电机的结构
ＸｕＲｕｄｎｉｏｇ
ＡｂｔａｔＩｈｓｐｐｒｓｒｃｎｔｉａｅ，ｍｏｅｉｇｏｏｂｅｓｌｎｏｅｅｅｔｍａｎｔｔｒａｄｄｌｆｄｕｌａｉｔｌｌｃｒｎｅｐｏｇｅｉｍｏｏｎｃｓｍｕａｏｎｉｏｔｌｙｔｍｒｅｆｒｄｂｓｇＭａｌｂＳｍｕｉｋｉｌｔｎｏｔｃｎｒｓｉｓｏｓｅａｅｐｒｍｅｙｕｉｔ／ｉｌ．ＴｅｃｎｔｕｔｎｏｎａｎｈｏｓｒｃｉｏｏｄｌｓｉｉｔｄｃｄａｄＰＤｏｔｌｉａｐｉｄｔｅｍｏｏ．ＴｅｒｓｌｏｅｓｍｕａｆｍｏｕｅｓｎｒｕｅｎＩｃｎｒｓｐｌｏｔｔｒｈｅｕｔｆｉｌ— ｏｏｅｈｔｈｔｎｉｃｎｉｔｎｉｅｔｅｒｔａｎｙｉ．ｉｓｏｓｅｔｗｔｔｏｅｉｌａａｓｓｏｓｈｈｈｃｌＫｅｒｓＤｏｂｅｓｉｎｏｅｅｅｔｍａｎｔｔｒｉｌｋ，ｓｍｕａｏｙｗｏｄｕｌａｅｔｐｌｌｃｒｌｏｇｅｃｍｏｏ，Ｓｍｕｉｉｎｉｌｔｎ。ＰＤｉＩ

电励磁双凸极轮毂电机空载性能的有限元分析

如图１示。结合汽车轮毂的结构，电机设置为外所转子结构。外转子上无绕组，
组
效率与汽车整体的性价比，是一种综合性能非常优越、最适合电动汽车驱动用的电机 ¨ 。但双凸极永
磁电机也存在永磁电机所共有的缺陷，如工作性能
受温度影响较大、需要隔磁装置、不能调节励磁等。
电励磁双凸极电机（ｏｂｙＳｌｎＥｅｔ－ａｎｔＤｕｌａｅｔｌｃｏｍｇｅｃｉｒｉ
ＭｏｒＳＭ）ｔ，ＤＥ则能很好的弥补这些缺陷。近年来国ｏ内外对于双凸极永磁电机的研究日益深入，而电励
收稿日期：２１—６２０００－０作者简介：余海阔（９６，男，硕士研究生，研究方向为特种电机的设计与控制。１８）
磁双凸极电机的研究则较少。因此，究电励磁双研凸极电机对开发电动汽车有十分重大的意义。本文对一台１／２８极电励磁双凸极轮毂电机进行了有限元分析，得出其空载性能。
图１电机结构图
ＹＵｉｕＨａｋｏ，ＣＨＥＮｈｙａＳｉｕｎ
（ｃｏｌｆＥｅｔｃＰｗｒＳｕｈＣｉａＵｉｒｔｅｎｌｙｕｎｚｏ４０，ＣｉａＳｈｏｏｌｒｏｅ，ｏｔｈｎｎｖｓｙｏＴｃｏｇ，Ｇａｇｈｕ５６ｃｉｅｉｆｈｏ１０ｈｎ）
Ａｂｔａｔｔｒｐｓｄａｎｖｌｓｕｔｒｌ１／ｏｅｏｂｙｓｌｎｌｃｒ — ｇｅｉｈｅ — ｕｔｒａｕｓｒｃ：Ｉｐｏｏｅｏｅｔｃｕａ８ｐｌｓｄｕｌａｉｔｅｔｍａｎｔｗｅｌｂｍｏｏ．Ｃｃ．ｒ２ｅｅｏｃｈ１ｔｈｇｅｉｆｌｎｉｅｔｅｍｏｏｔｉｉｅｅｎｔｏｏａｑｉｈｌｃｒｃｆｌｉｔｂｔｎａｅｔｅｍａｎｔｅｄｉｓｄｈｔｒｗｉｆｔｌｍｅｔｍｅｈｄｔｃｕｒｔｅｅｅｔｅｄｄｓｒｕｉ．ｃｉｈｎｅｉｉｉｏＴｅｎ－ａａ — ｕｅｓｙｆｘｃａａｔｒｔｎｈｏｌｄｇｐｆｘｄｎｉ，ｌｈｒｃｅｉｉａｄＥＭＦｄａｒｍｆｔｅｍｏｏｎｅｉｅｅｔｅｃｔｔｎｏｌｔｕｓｃｉｇａｏｈｔｒｕｄｒｄｆｒｎｘｉｉｆａｏ

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到最大值，即磁饱和状态。
５电机铁耗计算和分析
双凸极电机外电源供电运行情况下，电频率的增加导致转速的增加，随之铁心内部的磁场变化也较大，导致铁耗较大，增大了它在总损耗中的百分比，因此分析铁耗同样值得关注。本文中主要是分析各部位磁密，得到材料在不同频率
（上接第７７页）
参考文献
［１］张新，蔡红．住宅建筑电气节能设计方法及措施［Ｊ］．住宅科技，２０１０，（１２）：９－１１．［２］杨小琴．浅析超高层建筑电气节能设计［Ｊ］＿低压电器，２００９，（２２）：５６．６０．
ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，２００６，３８
（１）：４７．５２（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）．
［４］张明慧，刘卫国，陆地，孙伟．基于有限元的永磁无刷直流电动机铁耗分析与计算［Ｊ］．微特电机，２０１１，
（７）：３７．３７．［５］杨红军．电励磁双凸极电机起动／发电系统关键技术研
究［Ｄ】．南京航空航天大学，２００７．
参考文献
［１】周波，相蓉，王川云，等．电磁式双凸极电机电磁
（责任编辑：秦逊玉）
７结语
本文中利用有限元分析软件，建立电机合理的有效模型、电路模型，并根据公式得到电机在一定频率下的Ｂ — Ｐ曲线，再将曲线导人软件中进行计算，计算过程中充分考
元计算方法研究进展及有待解决的问题［Ｊ］．电机与控
制应用，２０１０，３７（１２）：１．６．［３］ＷａｎｇＬｉ，ＹａｎＹａｎｇｇｕａｎｇ，ＣａｏＸｉａｏｑｉｎｇ，ｅｔａ１．
给出４０Ｈｚ下材料Ｂ — Ｐ曲线，如下图５所示。然后将上述所得
：
０１０Ｏ
的Ｂ — Ｐ曲线输入到电机仿真模型中，仿真过程会对电机每个单元进行铁损进行计算，然后进行相加，最后得到电机总的铁损数值。仿真计算结果如后面实例计算表格中得到
在的误差大小在接受的范围内。这是由于得到的ＢＰ曲线存
特性的理论分析［Ｊ］．电航空学报，２００３，２４（９）：
３５５．３５９．
在一定误差，特别是当磁密变大时，误差也变大。
［２］刘晓芳，赵海森，陈伟华，顾德军．电机铁耗的有限
Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｖｏｌｔａｇｅｒｉｐｐｌｅｉｎｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｄｏｕｂｌｙ
虑了电机各部分的磁密分布，计算了负载消耗功率和每一个单元的损耗，然后以此为基础，最终计算出电机的铁心损耗。在计算结果中，由于外界有关因素的限制，导致测
４负载仿真计算和分析
负载情况下，计算分析得到的数据，如下表２和图３
所示：
∞
表２励磁电流３５Ａ时负载仿真
下的损耗曲线之后，将其导入有限元软件中，采用有限元分析法对电机铁耗进行估算。根据文献，推导公式，得到新的计算公式即单位损耗为单位磁滞损耗和单位涡流损耗之和，数学表达式如下
双凸极电机负载状况下，通过测试仪器，得到的实验
数据。其中测得的铁耗为已经除去了风阻损耗、铜耗与附
加损耗的结果。将实验结果与仿真结果进行了对比，如表４
和表５所示：
５６
表４不同负载励磁电流３５Ａ情况下
从表４和表５中可以看出，仿真数值比实验结果小，存
所示：
Ｐ＝Ｐｒ＋Ｐ ’ ：ｏ＋ｏ垂（ △ ｆＢ），ｒ２来自ｍ — ６ｐ — ？
式中：
ｏ． ——钢片损耗常数
ｐ一
一
材料的电阻率
密度
６，１
芸“
囊‘ 《－
“
采用上述计算公式，由于电机额定转速为１１０ｒ／ｍｉｎ，
一一—
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图６１１０ｋＷ电励磁双凸极测试样机
图４不同励磁电流下最大功率波形综上所述可知，当励磁电流达到４５Ａ时，电机的运行数据结果已达到趋于稳定状态。
得的结果存在一定的不确定性，而计算机仿真为理想条件，所以二者结果存在一定的误差，经过比较对比误差在可接受范围内，证明了此方法来计算电机的负载功率和铁
耗可行性。ｏ
ｓａｌｉｅｎｔｂｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣｇｅｎｅｒａｔｏｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇ
图３励磁电力３５Ａ时外特性
的数值。
并且，根据有限元分析软件Ａｎｓｏｆｔ还得到如下表３和图
４所示：
表３不同励磁下负载电阻为ｔｏｈｍ时负载仿真
图５Ｂ－Ｐ曲线
６试验研究分析
以一台１１０ｋＷ极数４８／３６额定转速１１０ｒ／ｍｉｎ双凸极电机为例，进行负载测试和铁耗测试。下图６为生产的样机。