感应现代预测诊断方法基于fem.doc

时步有限元分析斜转子和不同的倾斜角度对鼠笼式异步电动机损耗的影响 赵海森1 *，刘晓芳1，罗英丽1，陈炜华2 和彼得baldassari3 电气与电子工程学院，华北电力大学，北京102206，中国； 上海上海电器科学研究所电机科技有限公司，上海200063，中国； MagneForce软件系统有限公司，纽约14075，美国; 2010年11月18日2011年4月13日收到；接受；2011年6月7日在线发表 研究了倾斜的转子和不同倾斜角度对鼠笼式异步电动机损耗的影响, 一个5.5千瓦的电动机为例，多片场路耦合时步有限元法（t-sfem）是用来分析的轴向不均匀的基波与谐波场分布特征的典型位置的定子和转子铁心。本文的主要结论是：首先，斜槽转子具有降低谐波铜造成的损失由槽谐波电流在定子绕组和转子条。其次，在轴向方向上的斜槽转子磁场的不均匀分布的变化，从而导致更严重的饱和度和铁损耗的增加。较重的负载，更明显的铁损耗增加。此外，不同的倾斜角度对电机损耗的影响进行了系统的研究，倾斜角度从0.5到1.5个定子齿距。这是最低的总损失发生在0.8个定子齿距和槽谐波，可以有效地降低。 鼠笼式异步电动机转子，倾斜，损失，时步有限元法（T-S有限元） 景区简介 在高级汽车的发展，众多的设计因素会影响电机损耗。它是分析对电机损耗这些因素的影响程度的重要，并发现降低电机损耗的有效对策。一般来说，倾斜的转子是用来削弱槽谐波场的鼠笼式异步电动机的传统设计所产生的附加力矩和噪声。在这种情况下，转子的倾斜的角度在一个范围内的轴向电场的分布，从而导致明显的变化相比，电机无斜槽转子铜条和进一步影响电机损耗。因此，开展斜转子对电机损耗的影响进行系统的研究是非常必要的。 然而，很难直接研究倾斜的转子在使用传统的磁路分析电机损耗的影响。为了解决这个问题，许多研究人员已经进行了倾斜的转子采用有限元法（FEM）的相关研究。其中，多层有限元成立于文献。[ 2，3 ]，其中倾斜的转子的影响可以通过使用二维平面场分析的鼠笼异步电动机考虑。同样的多层有限元法应用于永磁（PM）与文献[ 4 ]分段磁铁的电机。文献[ 5 ]研究了计算的结果从不同的离散方法沿轴向方向的影响。此外，三维有限元方法被用来研究在文献[ 6 ]的斜槽转子电机的性能。然而，2-D多层有限元已经因为三维有限元计算更强烈的广泛应用。 对绩效的调查与铁的损失与倾斜的转子使用2-D多层有限元具有不同的容量的异步电动机是在文献[ 7，8 ]中进行。气隙磁场的分布特征进行了分析，斜槽转子电机在文献[ 9，10 ]。一种改进的二维多层有限元方法在文献[ 11，12 ]提出的，考虑到转子横向电流之间的铜条，以及这些电流对电机损耗的影响。然而，该模型的有效性仍有待证实。虽然许多研究关于倾斜的转子可以在文献中找到，仍然需要进一步研究的领域的微观特征在定子和转子铁心的典型位置以及对电机损耗的影响。此外，不同的倾斜角度对电机损耗的影响还需要研究。 在本文中，一个y132s-4，5.5千瓦的电动机为例，多层场路耦合时步有限元法（T-S FEM）进行了基本在一系列沿定子和转子的轴向磁场的分布特征及谐波的核心位置，定性和定量。其次，倾斜的转子在空载和满载条件下分析电机损耗的影响。最后，对不同倾斜角度对电机损耗的影响进行了比较。本文的研究结果为倾斜的转子的设计提供有益的参考。同时，工作有助于鼠笼电机为了减少损失，对新的转子结构进一步研究的基础知识。 多片场路耦合时步有限元以斜槽转子考虑 2.1多片场路耦合时步有限元 由于电机内部的非均匀磁场分布，二维有限元方法不能用于研究异步电机的性能时，转子斜槽。为了解决这个问题，一个多层的方法在文献[ 2，3 ]提出，在斜槽转子划分成若干片，沿轴向方向，并在他们每个人都被视为一个直的转子电机，如图1所示。 在图1中，该斜槽转子分为钾片，和γ是倾斜角度。结果表明，在每个直转子片的空间位置角=γ/ K。在这些片，只需对矩阵元素与以同样的方式在有限元模型的矢量磁位作为一个直动[ 3 ]。此外，每个矩阵与啮合节点坐标的分片沿轴向方向，那就是，它是依赖于角，因此，通过斜槽转子考虑多层有限元，可以推断出[ 13 ] 在式（1），是场方程的所谓的刚度矩阵和的耦合矩阵的节点矢量磁位和现行有关条款之间的定子和转子电路方程。，和是矩阵的对应的节点矢量磁位的场方程和定子和转子电路方程的导数项，分别为是节点的磁矢量势。上述变量之间，为相应的矩阵（N = 1,2，？，K）的n直的转子，每个矩阵是斜角度的函数。和分别是转子端环电流的定子电流矢量。“′”为标志的推导，为每一个状态变量相对于时间的导数。是电源电压的矩阵。 对于多层直斜转子表示图1的等效模型 经过重新排列公式（1），多层场路耦合有限元方程的T-