不均匀气隙结构异步起动永磁同步电机优化设计与退磁分析
本文选题:永磁电机 + 不均匀气隙 ; 参考:《合肥工业大学》2017年硕士论文
【摘要】:相比于普通感应电机,异步起动永磁同步电机(Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motor,LSPMSM)具有高效率和高功率因数的显著优势,而相比于调速永磁同步电机它又具有自起动的特性,因此,异步起动永磁同步电机在工业生产中的应用具有广泛的前景。但是,异步起动永磁同步电机的气隙磁场波形类似于方波,磁场谐波复杂,高气隙磁场谐波畸变率导致电机运行时铁心损耗大,电磁噪声高,给电机带来一系列不利后果。针对普通异步起动永磁同步电机气隙磁场谐波复杂的不良特性,本文提出了一种不均匀气隙结构的异步起动永磁同步电机。围绕该不均匀气隙结构电机,展开的主要研究工作如下:1.给出了不均匀气隙结构电机气隙长度的表达式,利用磁动势乘以磁导的气隙磁场传统解析理论,研究了转子磁极偏心距与气隙磁场波形的关系。为了得到最小的气隙磁场波形畸变率,优化设计了转子磁极偏心距的尺寸。2.不变气隙是不均匀气隙长度函数的重要组成部分,分析设计了电机的不变气隙长度,使电机性能满足设计任务要求的指标。3.对不均匀气隙结构电机的转矩特性展开了理论分析与有限元仿真。分析了磁极偏心距与齿槽转矩的关系,得到齿槽转矩最小时磁极的偏心距离;从减小转矩脉动主要次谐波入手,研究了反电动势谐波与转矩脉动的关系,从而使电机转矩脉动最小化。4.分析了影响不均匀气隙结构异步起动永磁同步电机退磁的因素,研究了负载转矩和转动惯量与永磁体退磁的关系,提出了获得永磁体最小工作点的研究方法。5.研究了电机非正常运行工况对永磁体退磁的影响,为永磁体合理的防失磁设计提供依据。本文通过对不均匀气隙结构异步起动永磁同步电机的研究,得到了抑制气隙磁场谐波含量的方法,采用了磁极偏心的方案减小了齿槽转矩和电机的转矩脉动,分析总结了永磁体退磁的规律,为异步起动永磁同步电机工程实践提供了有价值的参考方案。
[Abstract]:Compared with the ordinary induction motor, the asynchronous starting permanent magnet synchronous motor (Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motor LSPMSM) has the remarkable advantages of high efficiency and high power factor, while compared with the speed regulating permanent magnet synchronous motor, it has the characteristics of self-starting.Asynchronous starting permanent magnet synchronous motor (PMSM) is widely used in industrial production.However, the air-gap magnetic field waveform of asynchronous starting permanent magnet synchronous motor is similar to that of square wave. The magnetic field harmonics are complex, and the high air gap magnetic field harmonic distortion rate leads to a large loss of iron core and high electromagnetic noise, which brings a series of adverse consequences to the motor.In view of the complex harmonic characteristics of the air gap magnetic field of the common asynchronous starting permanent magnet synchronous motor, a non-uniform air-gap structure asynchronous starting permanent magnet synchronous motor is proposed in this paper.The main research work around the non-uniform air-gap motor is as follows: 1.The expression of air gap length of non-uniform air-gap structure motor is given. The relationship between rotor magnetic pole eccentricity and air gap magnetic field waveform is studied by using the traditional analytic theory of air-gap magnetic field with magnetic EMF times magnetic conductance.In order to obtain the minimum distortion rate of air gap magnetic field, the size of rotor pole eccentricity is optimized.The invariant air gap is an important part of the non-uniform air gap length function. The constant air gap length of the motor is analyzed and designed to make the performance of the motor meet the requirements of the design task.The torque characteristics of non-uniform air gap motor are analyzed theoretically and simulated by finite element method.The relationship between magnetic pole eccentricity and grooving torque is analyzed, the eccentric distance of magnetic pole is obtained when the tooth slot torque is minimum, and the relationship between the harmonic of backEMF and torque ripple is studied by reducing the main harmonics of torque ripple.Thus, the torque ripple of the motor is minimized. 4.The factors affecting demagnetization of asynchronous starting permanent magnet synchronous motor with non-uniform air-gap structure are analyzed. The relationship between load torque and moment of inertia and permanent magnet demagnetization is studied. The research method of obtaining the minimum working point of permanent magnet is put forward.The effect of abnormal operating condition of motor on demagnetization of permanent magnet is studied, which provides the basis for the reasonable design of permanent magnet.Based on the research of asynchronous starting permanent magnet synchronous motor with non-uniform air gap structure, the method of restraining harmonic content of air gap magnetic field is obtained in this paper. The scheme of magnetic pole eccentricity is adopted to reduce the torque of tooth slot and torque ripple of motor.The law of permanent magnet demagnetization is analyzed and summarized, which provides a valuable reference scheme for the engineering practice of asynchronous starting permanent magnet synchronous motor (PMSM).
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM341
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 朱海云;;同步电机的调频同步启动[J];中国设备工程;2007年04期
2 许峻峰;张朝阳;冯江华;王志民;伍理勋;郭淑英;;电动公交车用永磁同步电机实验研究[J];大功率变流技术;2008年06期
3 ;贝加莱隆重推出8LT系列三相同步电机[J];自动化仪表;2008年07期
4 ;贝加莱推出8LT系列三相同步电机[J];电机与控制应用;2008年07期
5 薛薇;郭彦岭;陈增强;;永磁同步电机的混沌分析及其电路实现[J];物理学报;2009年12期
6 李岩;;对《降低同步电机总装下线率》成果的评价[J];中国质量;2009年11期
7 唐丽婵;齐亮;;永磁同步电机的应用现状与发展趋势[J];装备机械;2011年01期
8 岳明;;永磁同步电机的快速启动方案设计[J];电子测量技术;2011年04期
9 董磊;马文忠;胡慧慧;;同步电机并网发电实验装置的开发[J];实验科学与技术;2012年04期
10 陆华才;;永磁同步电机无位置传感器控制介绍[J];电机技术;2012年06期
相关会议论文 前10条
1 黄明星;叶云岳;范承志;;复合永磁同步电机的设计与分析[A];2006年全国直线电机学术年会论文集[C];2006年
2 刘贤兴;霍群海;;优化的永磁同步电机滑模变结构控制仿真[A];2006中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要集[C];2006年
3 张瑜;路尚书;李崇坚;赵晓坦;李凡;段巍;安虹;雷鸣;;三电平同步电机转子磁场定向控制系统介绍[A];中国计量协会冶金分会2008年会论文集[C];2008年
4 张瑜;路尚书;李崇坚;赵晓坦;李凡;段巍;安虹;雷鸣;;三电平同步电机转子磁场定向控制系统介绍[A];2008全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集[C];2008年
5 王本振;柴凤;程树康;;径向和切向结构永磁同步电机的性能研究[A];第十三届中国小电机技术研讨会论文集[C];2008年
6 尹忠刚;钟彦儒;张瑞峰;曹钰;;永磁同步电机无速度传感器新颖控制策略综述[A];第三届数控机床与自动化技术专家论坛论文集[C];2012年
7 孙永海;刘建明;高建民;;一起同步电机不能拖动负载的故障探讨[A];鲁冀晋琼粤川辽七省金属(冶金)学会第十九届矿山学术交流会论文集(机械电气卷)[C];2012年
8 王丽梅;;电动汽车永磁同步电机控制器硬件设计[A];西南汽车信息:2011年上半年合刊[C];2011年
9 龙晓军;于双和;杨振强;杜佳璐;;基于自抗扰技术的永磁同步电机调速方法[A];2011年中国智能自动化学术会议论文集(第一分册)[C];2011年
10 朱洪成;谢宝昌;;独立变桨永磁同步电机设计[A];第十八届中国小电机技术研讨会论文集[C];2013年
相关重要报纸文章 前4条
1 张永法;F2TP永磁同步电机掀起节能革命[N];中国纺织报;2007年
2 罗晖;尤尼康欲领航国产高端变频器市场[N];科技日报;2008年
3 世淮;变频器发展趋势浅析[N];中国电力报;2006年
4 杨雄飞;轧机高效传动技术[N];世界金属导报;2012年
相关博士学位论文 前10条
1 孙静;混合动力电动汽车驱动系统优化控制策略研究[D];山东大学;2015年
2 邱鑫;电动汽车用永磁同步电机驱动系统若干关键技术研究[D];南京航空航天大学;2014年
3 唐校;基于60°坐标系SVPWM的永磁同步电机高效率直接转矩控制研究[D];华南理工大学;2015年
4 陈星;车用机电复合传动系统机电耦合非线性振动研究[D];北京理工大学;2015年
5 曹海川;电感集成式高速无槽永磁同步电机的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
6 牛里;基于参数辨识的高性能永磁同步电机控制策略研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
7 杨晓辉;数控机床中永磁同步电机非线性混沌同步控制算法的研究[D];南昌大学;2015年
8 李玉猛;五相双转子永磁同步电机设计及其电磁特性研究[D];北京理工大学;2015年
9 王晓光;电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机的控制策略研究[D];天津大学;2014年
10 纪秉男;低速大转矩永磁同步电机速度控制策略研究[D];天津大学;2015年
相关硕士学位论文 前10条
1 郭彦岭;永磁同步电机的混沌控制研究[D];天津科技大学;2010年
2 曾文涛;基于DSP的永磁同步电机无位置传感器控制技术研究与开发[D];华南理工大学;2015年
3 严沛权;永磁同步电机的矢量控制系统研究[D];华南理工大学;2015年
4 王洪杰;基于DSP的永磁同步电机无传感器控制系统研究[D];天津理工大学;2015年
5 陶泽昊;基于磁通观测器的永磁同步电机速度跟踪控制策略研究[D];燕山大学;2015年
6 田永新;车用永磁同步电机驱动控制系统研究与设计[D];天津理工大学;2015年
7 焦山旺;具有容错能力的永磁电机矢量控制系统的研究[D];江南大学;2015年
8 成传柏;内置式永磁同步电机模糊PI弱磁算法研究[D];湖南工业大学;2015年
9 石敏;永磁同步电机高性能弱磁控制策略的研究[D];湖南工业大学;2015年
10 张仕聪;永磁同步电机驱动平面欠驱动2R机械臂的非线性动力特性研究[D];西南交通大学;2015年
,本文编号:1742607
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/1742607.html