基于永磁体分层绑扎结构的高速永磁电机设计与损耗分析
发布时间：2021-05-06 19:49
高速永磁电机本身具有高速,大功率密度,体积比类似功率等级的普通速度电机小得多,并且可以直接连接到负载,无需变速装置。由于高速永磁电机的这些优点,使其在航空航天、储能飞轮、工农业设备和平常生活等领域有良好的应用前景。高速永磁电机与传统电机相比,存在着高速运转时转子所受离心力大,转子的涡流损耗大,铁心的利用率低,整流电压和电流波动大的问题。本课题提出了一种转子采用磁粉、树脂及碳纤维组成的混合材料分层绑扎的永磁结构,但由于仿真模型无法搭建,因此,设计了功率为350kW,转速为30000r/min的永磁分层结构的高速永磁同步电机,用于近似分析。分别在三个方面对电机进行分析:电磁的设计,转子的强度和电机的损耗。对电机的分析情况:第一步,以永磁电机的设计原则确定电机的结构,涉及转子尺寸的确定,电机的极的确定,定子的铁心和绕组的确定,适用于350kW,30000r/min。通过有限元分析验证了新型高速永磁电机,确定了电机各部分的尺寸和材料,验证了电机设计的合理性。其次,从数学模型上分析了转子强度,运用ANSYS的仿真软件绘制了电机的转子强度分析的模型。研究了电机转子的应力情况,研究了不一样的温度,不...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的背景及意义
1.2 高速永磁电机国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 课题主要研究内容
第2章 新型转子高速永磁电机的电磁设计
2.1 高速永磁电机的转子设计
2.1.1 转子外径和长度的选择
2.1.2 永磁层材料的选择
2.1.3 极数的选择
2.2 高速永磁电机的定子设计
2.2.1 定子材料的选择
2.2.2 定子结构的设计
2.2.3 定子绕组的设计
2.3 高速永磁电机结构的设计
2.4 高速永磁电机参数的选取
2.5 电机的电磁特性仿真分析
2.6 本章小结
第3章 新型转子高速永磁电机的转子强度分析
3.1 转子强度的理论分析
3.1.1 过盈量的分析
3.1.2 护套层和永磁层的受力计算
3.1.3 永磁层受力分析
3.1.4 护套层受力分析
3.2 转子强度的有限元分析
3.3 转子受力与温度的关系
3.4 转子受力与转速的关系
3.5 转子受力与电机过盈量的关系
3.6 转子受力与电机护套总厚度的关系
3.7 本章小结
第4章 新型转子高速永磁电机的损耗分析
4.1 定子铁耗的计算
4.1.1 铁耗计算模型
4.1.2 铁耗仿真分析
4.2 转子表面风摩损耗的分析
4.3 转子表面涡流损耗的计算与分析
4.3.1 转子涡流损耗的解析计算
4.3.2 转子涡流损耗的仿真分析
4.4 本章小结
第5章 不同因素对转子涡流损耗的影响
5.1 永磁结构分段对转子涡流损耗的影响
5.1.1 转子涡流损耗与永磁结构轴向分段的关系
5.1.2 转子涡流损耗与永磁结构周向分段的关系
5.2 槽口宽度和气隙长度对转子涡流损耗的影响
5.2.1 转子涡流损耗与槽宽的关系
5.2.2 转子涡流损耗与气隙长度的关系
5.3 定子斜槽对转子涡流损耗的影响
5.4 保护套电导率和厚度对转子涡流损耗的影响
5.4.1 保护套电导率对转子涡流损耗的影响
5.4.2 保护套厚度对转子涡流损耗的影响
5.5 本章小结
第6章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速永磁同步电机温度场及水冷分析[J]. 兰志勇,王琳,徐琛,王波,李理. 电气传动. 2018(12)
[2]不同转子护套高速永磁电机分析[J]. 王大朋,赵广泰. 电气工程学报. 2018(10)
[3]兆瓦级高速永磁电机转子多场耦合强度分析[J]. 王天煜,温福强,张凤阁,王大朋,戴睿. 电工技术学报. 2018(19)
[4]基于齿槽效应的高速永磁电机转子涡流损耗解析计算[J]. 孙权贵,邓智泉,张忠明. 电工技术学报. 2018(09)
[5]高速永磁电机综合设计与分析[J]. 张超,朱建国,韩雪岩,佟文明,马鑫. 电机与控制应用. 2017(09)
[6]高速表贴式永磁电机转子强度分析[J]. 张超,朱建国,韩雪岩. 中国电机工程学报. 2016(17)
[7]高速永磁同步风力发电机的设计研究[J]. 徐定旺,王秀和,董兴华. 微特电机. 2016(08)
[8]高速永磁同步电机的转子结构强度分析研究[J]. 李振平,占彦. 机电工程. 2016(07)
[9]高速电机发展与设计综述[J]. 张凤阁,杜光辉,王天煜,刘光伟. 电工技术学报. 2016(07)
[10]汽车发电机温度场有限元分析与计算[J]. 石晶,魏丹,牟晓松. 微电机. 2015(05)
博士论文
[1]高速永磁发电机转子涡流损耗优化及对温度分布影响的研究[D]. 邱洪波.哈尔滨理工大学 2014
[2]高速永磁电机转子损耗及通风散热研究[D]. 邢军强.沈阳工业大学 2011
[3]高速永磁同步电机的损耗分析与温度场计算[D]. 江善林.哈尔滨工业大学 2010
[4]高速永磁电机转子综合设计方法及动力学特性的研究[D]. 王天煜.沈阳工业大学 2010
硕士论文
[1]高速永磁无刷直流电动机设计研究[D]. 杜鑫.哈尔滨理工大学 2018
[2]100kW、50000r/min高速永磁同步电机的设计与分析[D]. 郝叶.沈阳工业大学 2017
[3]280kW高速感应电动机的设计与分析[D]. 李玉超.沈阳工业大学 2015
[4]高速永磁无刷电动机的设计研究[D]. 曲准德.大连理工大学 2014
[5]飞轮储能用高速永磁同步电机设计及关键技术研究[D]. 鲍海静.哈尔滨工业大学 2014
[6]高速飞轮储能系统永磁电机的设计及分析[D]. 王保俊.浙江大学 2013
[7]高速永磁同步电机损耗及热特性的研究[D]. 孙芝茵.哈尔滨工业大学 2011
[8]高速永磁电机转子特性分析及结构优化设计[D]. 方程.沈阳工业大学 2010
[9]基于场路结合高速永磁电机电磁设计与特性分析方法的研究[D]. 张颖博.沈阳工业大学 2010
[10]高速永磁电机流体场分析与温升计算[D]. 张殿海.沈阳工业大学 2009
本文编号：3172518
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的背景及意义
1.2 高速永磁电机国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 课题主要研究内容
第2章 新型转子高速永磁电机的电磁设计
2.1 高速永磁电机的转子设计
2.1.1 转子外径和长度的选择
2.1.2 永磁层材料的选择
2.1.3 极数的选择
2.2 高速永磁电机的定子设计
2.2.1 定子材料的选择
2.2.2 定子结构的设计
2.2.3 定子绕组的设计
2.3 高速永磁电机结构的设计
2.4 高速永磁电机参数的选取
2.5 电机的电磁特性仿真分析
2.6 本章小结
第3章 新型转子高速永磁电机的转子强度分析
3.1 转子强度的理论分析
3.1.1 过盈量的分析
3.1.2 护套层和永磁层的受力计算
3.1.3 永磁层受力分析
3.1.4 护套层受力分析
3.2 转子强度的有限元分析
3.3 转子受力与温度的关系
3.4 转子受力与转速的关系
3.5 转子受力与电机过盈量的关系
3.6 转子受力与电机护套总厚度的关系
3.7 本章小结
第4章 新型转子高速永磁电机的损耗分析
4.1 定子铁耗的计算
4.1.1 铁耗计算模型
4.1.2 铁耗仿真分析
4.2 转子表面风摩损耗的分析
4.3 转子表面涡流损耗的计算与分析
4.3.1 转子涡流损耗的解析计算
4.3.2 转子涡流损耗的仿真分析
4.4 本章小结
第5章 不同因素对转子涡流损耗的影响
5.1 永磁结构分段对转子涡流损耗的影响
5.1.1 转子涡流损耗与永磁结构轴向分段的关系
5.1.2 转子涡流损耗与永磁结构周向分段的关系
5.2 槽口宽度和气隙长度对转子涡流损耗的影响
5.2.1 转子涡流损耗与槽宽的关系
5.2.2 转子涡流损耗与气隙长度的关系
5.3 定子斜槽对转子涡流损耗的影响
5.4 保护套电导率和厚度对转子涡流损耗的影响
5.4.1 保护套电导率对转子涡流损耗的影响
5.4.2 保护套厚度对转子涡流损耗的影响
5.5 本章小结
第6章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速永磁同步电机温度场及水冷分析[J]. 兰志勇,王琳,徐琛,王波,李理. 电气传动. 2018(12)
[2]不同转子护套高速永磁电机分析[J]. 王大朋,赵广泰. 电气工程学报. 2018(10)
[3]兆瓦级高速永磁电机转子多场耦合强度分析[J]. 王天煜,温福强,张凤阁,王大朋,戴睿. 电工技术学报. 2018(19)
[4]基于齿槽效应的高速永磁电机转子涡流损耗解析计算[J]. 孙权贵,邓智泉,张忠明. 电工技术学报. 2018(09)
[5]高速永磁电机综合设计与分析[J]. 张超,朱建国,韩雪岩,佟文明,马鑫. 电机与控制应用. 2017(09)
[6]高速表贴式永磁电机转子强度分析[J]. 张超,朱建国,韩雪岩. 中国电机工程学报. 2016(17)
[7]高速永磁同步风力发电机的设计研究[J]. 徐定旺,王秀和,董兴华. 微特电机. 2016(08)
[8]高速永磁同步电机的转子结构强度分析研究[J]. 李振平,占彦. 机电工程. 2016(07)
[9]高速电机发展与设计综述[J]. 张凤阁,杜光辉,王天煜,刘光伟. 电工技术学报. 2016(07)
[10]汽车发电机温度场有限元分析与计算[J]. 石晶,魏丹,牟晓松. 微电机. 2015(05)
博士论文
[1]高速永磁发电机转子涡流损耗优化及对温度分布影响的研究[D]. 邱洪波.哈尔滨理工大学 2014
[2]高速永磁电机转子损耗及通风散热研究[D]. 邢军强.沈阳工业大学 2011
[3]高速永磁同步电机的损耗分析与温度场计算[D]. 江善林.哈尔滨工业大学 2010
[4]高速永磁电机转子综合设计方法及动力学特性的研究[D]. 王天煜.沈阳工业大学 2010
硕士论文
[1]高速永磁无刷直流电动机设计研究[D]. 杜鑫.哈尔滨理工大学 2018
[2]100kW、50000r/min高速永磁同步电机的设计与分析[D]. 郝叶.沈阳工业大学 2017
[3]280kW高速感应电动机的设计与分析[D]. 李玉超.沈阳工业大学 2015
[4]高速永磁无刷电动机的设计研究[D]. 曲准德.大连理工大学 2014
[5]飞轮储能用高速永磁同步电机设计及关键技术研究[D]. 鲍海静.哈尔滨工业大学 2014
[6]高速飞轮储能系统永磁电机的设计及分析[D]. 王保俊.浙江大学 2013
[7]高速永磁同步电机损耗及热特性的研究[D]. 孙芝茵.哈尔滨工业大学 2011
[8]高速永磁电机转子特性分析及结构优化设计[D]. 方程.沈阳工业大学 2010
[9]基于场路结合高速永磁电机电磁设计与特性分析方法的研究[D]. 张颖博.沈阳工业大学 2010
[10]高速永磁电机流体场分析与温升计算[D]. 张殿海.沈阳工业大学 2009
本文编号：3172518
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