PCB盘式永磁同步电机螺旋形绕组优化
本文选题:盘式电机 切入点:印制电路板(PCB)绕组 出处:《中国电机工程学报》2017年20期
【摘要】:印制电路板(printed circuit board,PCB)技术在盘式无铁心永磁电机中的应用大大简化了电机的生产制造工艺。PCB绕组的具体结构参数与绕组排布直接影响盘式电机的输出功率。该文基于一台应用于风力发电系统的盘式无铁心永磁同步电机,以提高其功率密度为目的,分析PCB绕组参数的约束关系和对优化目标的影响,提出通过改变绕组线宽来进行绕组优化的方案。首先建立电机的三维解析模型,推导出电机的反电动势等解析式,根据绕组结构参数计算绕组电感并分析绕组铜耗、绕组涡流损耗,以及铜耗与输出功率的关系;然后采用有限元法对电机进行仿真分析,探究绕组线宽对电机输出功率影响,仿真结果验证了解析分析的正确性。最后权衡各个影响因素,优化了电机功率密度,并设计了样机予以验证,为PCB盘式电机的设计提供一定的参考依据和实际工程价值。
[Abstract]:The application of printed circuit boardboard (PCB) technology in disk type iron-free permanent magnet motor greatly simplifies the manufacturing process of the motor. The concrete structure parameters of the winding and the winding arrangement directly affect the output power of the disc motor.Based on a disk iron-less permanent magnet synchronous motor (PMSM) applied in wind power generation system, the constraint relation of PCB winding parameters and its influence on optimization objectives are analyzed in order to improve its power density.A scheme of winding optimization by changing winding width is proposed.Firstly, the three-dimensional analytical model of the motor is established, and the analytical formulas such as the back EMF are deduced. The winding inductance is calculated according to the structure parameters of the winding, and the copper consumption, the eddy current loss of the winding and the relationship between the copper consumption and the output power are analyzed.Then the finite element method is used to simulate the motor and the influence of winding linewidth on the output power of the motor is explored. The simulation results verify the correctness of the analytical analysis.Finally, the power density of the motor is optimized by weighing various factors, and the prototype is designed to verify it, which provides a certain reference and practical engineering value for the design of PCB disc motor.
【作者单位】: 天津大学电气与自动化工程学院;
【基金】:国家自然科学基金项目(51577125)~~
【分类号】:TM341
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,本文编号:1685175
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