半导体装备用真空泵屏蔽电动机设计与分析

发布时间：2017-07-15 15:04

  本文关键词：半导体装备用真空泵屏蔽电动机设计与分析

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【摘要】：随着我国科技水平的不断提高和半导体、化工、制药等行业的飞速发展,越来越多的行业要求清洁的真空环境作为其生产基础。本文为我国国产真空泵机组JGH-1000A设计屏蔽电动机。由于屏蔽电动机定子铜耗较大,屏蔽套中又存在涡流损耗,使得屏蔽电动机效率比普通异步机低十个百分点左右。本文使用专利“一种屏蔽套”技术,采用导磁型屏蔽套,解决传统屏蔽电动机等效气隙大、励磁电流大、功率因数低和效率低等问题。本文首先对真空泵工作原理和结构特点进行简单介绍,回顾了屏蔽电动机的发展历史。根据屏蔽电动机的设计特点,对2.2kW和2.9kW屏蔽电动机进行电磁设计。屏蔽套采用Sus304、Sus316L和Sus430三种不锈钢材料做对比分析。采用有限元软件Ansoft对屏蔽电动机进行电磁场仿真分析,验证电磁设计的合理性与导磁型屏蔽套的可行性。其次,利用有限元软件Ansys Workbench对屏蔽电动机的温度场和应力场进行仿真计算。将屏蔽电动机各部件损耗作为热负荷加载到温度场模型中,分析三种材料屏蔽套屏蔽电动机的温度分布规律。然后将已达到稳态的温度场计算结果导入到应力场中,对屏蔽套应力场进行仿真分析,得到三种材料屏蔽套的热形变与热应力分布特性。通过温度场和应力场的仿真分析,得出Sus430屏蔽电动机温升最低,热形变与热应力最小,可有效提高真空泵运行稳定性和可靠性的结论。最后,对装有Sus304、Sus316L和Sus430不锈钢屏蔽套的2.2kW和2.9kW屏蔽电动机样机进行空载实验、负载实验和短路试验。通过对实验数据处理,得到屏蔽电动机特性曲线。综合指标由好至差的顺序是:Sus430电机、Sus316L电机、Sus304电机。对比进口电机、Sus430电机和现有国产电机的特性曲线,发现本文研制的Sus430屏蔽电动机综合指标已经优于进口电机,远远好于现有国产电机,可以采用Sus430屏蔽电动机替代进口电机和现有国产电机。
【关键词】：真空泵 屏蔽电动机 屏蔽套 温度场 热应力
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB752;TM32
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 真空泵简介9-10
• 1.2 屏蔽电动机的发展历史10-11
• 1.3 课题背景、意义和主要工作11-15
• 1.3.1 课题背景及意义11-13
• 1.3.2 本课题的主要工作13-15
• 第2章 真空泵屏蔽电动机设计及电磁场仿真15-31
• 2.1 屏蔽电动机设计特点15-16
• 2.2 真空泵屏蔽电动机电磁设计16-17
• 2.3 真空泵屏蔽电动机热保护方式选择17-19
• 2.4 真空泵屏蔽电动机模态分析19-23
• 2.5 真空泵屏蔽电动机电磁场仿真23-25
• 2.5.1 电磁场仿真理论基础23
• 2.5.2 屏蔽电动机结构特征23-24
• 2.5.3 屏蔽电动机参数给定24-25
• 2.6 电磁场仿真结果分析25-29
• 2.7 本章小结29-31
• 第3章 真空泵屏蔽电动机温度场与应力场分析31-45
• 3.1 温度场数学模型31
• 3.2 温度场分析条件设定31-33
• 3.2.1 屏蔽电动机温度场三维模型31-32
• 3.2.2 温度场材料属性、热负荷、散热条件的给定32-33
• 3.3 温度场计算结果分析33-37
• 3.4 真空泵屏蔽电动机热应力分析37-39
• 3.4.1 热应力数学描述37-38
• 3.4.2 热应力分析条件设定38-39
• 3.5 应力场计算结果分析39-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第4章 真空泵屏蔽电动机样机性能测试45-54
• 4.1 屏蔽电动机实验过程45-47
• 4.2 屏蔽电动机特性曲线对比47-51
• 4.3 屏蔽电动机试验性能汇总51-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 结论54-56
• 参考文献56-58
• 在学研究成果58-59
• 致谢59

【参考文献】

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本文编号：544415