75KW空压机开关磁阻电机设计与优化研究
发布时间：2021-08-14 05:26
在我国空压机领域,高效节能、结构紧凑以及微振低噪一直是发展趋势。驱动电机作为空压机的关键部件,其类型对空压机的能效水平起重要作用。其中开关磁阻（Switched Reluctance,SR）电机因其效率高、调速性能优良和结构简单等优点成为当前极具竞争力的调速电动机。然而SR电机固有的双凸极结构,使其电机振动大和噪声高。因此,本文从电机本体设计和结构优化方面出发,提出了一种电机结构优化方法,可有效降低SR电机的转矩脉动。本文首先从整体上介绍了空压机主机和驱动电机的发展概况,分析了单螺杆空压机主机和SR电机的特点,详细阐述了单螺杆空压机和SR电机的基本理论。在此基础上,根据单螺杆空压机对驱动电机的性能要求和SR电机的设计理念,利用Mathcad计算软件完成75kW三相12/8极SR电机的设计计算。利用Ansoft软件对电机的电磁特性进行分析,检验电机设计的合理性。其次,将径向磁力作为SR电机振动噪声的主要来源,对其进行解析分析,找出定、转子极弧系数、气隙长度、定子轭厚和转子外径等参数对径向磁力的影响关系,并对所提取的结构参数进行单参数化分析。为提高电机的优化效率,本文提出采用响应面分析法,...
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单螺杆空压机在中低压和中等排气量工作条件下，活塞式空压机和螺杆式空压机性能对比如
河北科技大学硕士学位论文4系统的不断发展，这也是本课题研究的重要意义。1.2单螺杆空压机系统流程单螺杆空气压缩机系统流程如图1-2所示。驱动电机带动空压机转子转动，空气通过吸气口吸气，进入空气净化器内，滤除水分、灰尘等污染物，经控制阀进入空压机主机。在空气压缩过程的同时，有冷却润滑油的喷入，经压缩后的油气混合体从压缩腔进入油气分离罐，绝大多数润滑油在油气分离滤芯的作用下被分离，保留在储油箱中。极低油量的压缩空气经第二次过滤，当压缩空气满足规定的压力值时，最小压力阀自动开启，排出高温的压缩空气，经过后冷却器进行冷却，最终通过供气口送入生产使用系统[9]。图1-2单螺杆空压机系统流程1.3单螺杆空压机国内外研究情况随着空压机研制水平的不断提升，由传统的活塞式发展到如今的单螺杆空压机，其执行的国家标准是GB/T26967-2011《一般用喷油单螺杆空气压缩机》。近些年来，单螺杆压缩机因其高性能、高效率、动力平衡性好等诸多优点，在国内外迅速发展。1.3.1单螺杆空压机国外研究情况1949年单螺杆压缩机的雏形来自于由英国J.W.Goodyear提出的“压能变换装置”
9第2章单螺杆空压机和开关磁阻电机基本理论2.1单螺杆空压机的基本理论2.1.1单螺杆空压机的工作原理单螺杆空压机的工作原理如图2-1所示。一个螺杆可以和两个或者两个以上的星轮啮合。它们当中自由空间的容积沿轴向逐渐减少，从而达到压缩空气的目的。吸气过程：在星轮片齿和螺杆上的螺旋槽没有完全啮合时，则与空气相通，这种情况下属于吸气状态。当开放空间被星轮片齿的顶面闭合之后，吸气过程结束。压缩过程：吸气过程结束后，随着驱动电机带动螺杆的转动，星轮片齿会沿着螺旋槽推进，从而使自由空间的容积沿着轴向逐渐减少，从而达到压缩空气目的。排气过程：直到基元容积与排气口连通的瞬间便进入排气过程，随着螺杆的继续旋转，被压缩的空气由排气孔传递到排气管道，当星轮齿片和螺旋槽分离时，排气过程结束。图2-1单螺杆空压机工作过程单螺杆空压机的类型有：PC型、PP型、CP型和CC型，目前常用的是CP型，下面主要介绍CP型单螺杆空压机，如图2-2所示。它由一个圆柱螺杆转子和两个对称配置的平面星轮组成啮合副，装在机壳内。螺杆转子螺旋槽、机壳内壁和星轮片齿顶面构成基元容积。单螺杆空压机在工作时，驱动电机带动螺杆转动，螺杆便带动星轮片一起转动，并且和螺旋槽依次啮合。机壳上还开有喷液孔，其目的在于单螺杆空压机运行过程中，通过喷入相应液体，达到润滑、密封和冷却的作用。单螺河北科技大学硕士学位论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于响应面法的外转子永磁电机齿槽转矩抑制[J]. 杜晓彬,黄开胜,谭耿锐,黄信. 微特电机. 2018(12)
[2]螺杆式空压机在有色矿山应用的几点思考[J]. 茹艺兵. 技术与市场. 2017(10)
[3]浅谈螺杆式空压机技术改造[J]. 蔡家帅,王建,袁凯. 纯碱工业. 2017(02)
[4]活塞式压缩机基础设计探讨[J]. 周小歆,唐家俊. 山东工业技术. 2017(07)
[5]基于自适应搜索中心的骨干粒子群算法[J]. 王东风,孟丽,赵文杰. 计算机学报. 2016(12)
[6]基于文化粒子群算法的开关磁阻电机多目标优化设计[J]. 宋受俊,葛乐飞,蒋艳玲. 西北工业大学学报. 2014(01)
[7]开关磁阻电机控制系统在电动压缩机中的应用[J]. 焦云龙,王艳. 机械与电子. 2013(11)
[8]单、双螺杆空压机主要性能参数对比[J]. 喻志强,辛安见,鲍洋洋,刘福来,魏纪君. 石油和化工设备. 2013(07)
[9]单螺杆压缩机发展现状及优越性分析[J]. 章根国. 压缩机技术. 2012(02)
[10]压缩机的现状、发展及新型技术展望[J]. 严天宏,梁嘉麟,李青. 压缩机技术. 2011(01)
博士论文
[1]开关磁阻电机的振动和转矩脉动抑制研究[D]. 张鑫.山东大学 2016
[2]单螺杆压缩机垂直啮合副制造技术研究[D]. 孙兴伟.天津大学 2006
[3]开关磁阻电机的减振降噪和低转矩脉动研究[D]. 孙剑波.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]55kW空压机用开关磁阻电机的参数优化设计研究[D]. 杨红霞.河北科技大学 2018
[2]轮毂式电动汽车用开关磁阻电机设计与仿真优化[D]. 贾禄.河北科技大学 2018
[3]开关磁阻电机（SRM）设计及驱动控制技术研究[D]. 王永艳.郑州大学 2017
[4]四相8/6极开关磁阻电机调速系统设计及优化[D]. 刘世哲.河北科技大学 2016
[5]开关磁阻电机直接转矩控制技术研究[D]. 赵洋.西南交通大学 2016
[6]开关磁阻电机调速控制研究[D]. 江华.西安科技大学 2015
[7]电动车开关磁阻电机设计及直接转矩控制技术研究[D]. 冯圭尧.河北科技大学 2015
[8]低转矩脉动开关磁阻电机控制方法[D]. 李学锋.中国矿业大学 2015
[9]开关磁阻电机控制系统研发[D]. 李海瑞.浙江大学 2015
[10]电动工具用高速开关磁阻电机的设计与实现[D]. 朱宏基.湖南工业大学 2014
本文编号：3341856
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单螺杆空压机在中低压和中等排气量工作条件下，活塞式空压机和螺杆式空压机性能对比如
河北科技大学硕士学位论文4系统的不断发展，这也是本课题研究的重要意义。1.2单螺杆空压机系统流程单螺杆空气压缩机系统流程如图1-2所示。驱动电机带动空压机转子转动，空气通过吸气口吸气，进入空气净化器内，滤除水分、灰尘等污染物，经控制阀进入空压机主机。在空气压缩过程的同时，有冷却润滑油的喷入，经压缩后的油气混合体从压缩腔进入油气分离罐，绝大多数润滑油在油气分离滤芯的作用下被分离，保留在储油箱中。极低油量的压缩空气经第二次过滤，当压缩空气满足规定的压力值时，最小压力阀自动开启，排出高温的压缩空气，经过后冷却器进行冷却，最终通过供气口送入生产使用系统[9]。图1-2单螺杆空压机系统流程1.3单螺杆空压机国内外研究情况随着空压机研制水平的不断提升，由传统的活塞式发展到如今的单螺杆空压机，其执行的国家标准是GB/T26967-2011《一般用喷油单螺杆空气压缩机》。近些年来，单螺杆压缩机因其高性能、高效率、动力平衡性好等诸多优点，在国内外迅速发展。1.3.1单螺杆空压机国外研究情况1949年单螺杆压缩机的雏形来自于由英国J.W.Goodyear提出的“压能变换装置”
9第2章单螺杆空压机和开关磁阻电机基本理论2.1单螺杆空压机的基本理论2.1.1单螺杆空压机的工作原理单螺杆空压机的工作原理如图2-1所示。一个螺杆可以和两个或者两个以上的星轮啮合。它们当中自由空间的容积沿轴向逐渐减少，从而达到压缩空气的目的。吸气过程：在星轮片齿和螺杆上的螺旋槽没有完全啮合时，则与空气相通，这种情况下属于吸气状态。当开放空间被星轮片齿的顶面闭合之后，吸气过程结束。压缩过程：吸气过程结束后，随着驱动电机带动螺杆的转动，星轮片齿会沿着螺旋槽推进，从而使自由空间的容积沿着轴向逐渐减少，从而达到压缩空气目的。排气过程：直到基元容积与排气口连通的瞬间便进入排气过程，随着螺杆的继续旋转，被压缩的空气由排气孔传递到排气管道，当星轮齿片和螺旋槽分离时，排气过程结束。图2-1单螺杆空压机工作过程单螺杆空压机的类型有：PC型、PP型、CP型和CC型，目前常用的是CP型，下面主要介绍CP型单螺杆空压机，如图2-2所示。它由一个圆柱螺杆转子和两个对称配置的平面星轮组成啮合副，装在机壳内。螺杆转子螺旋槽、机壳内壁和星轮片齿顶面构成基元容积。单螺杆空压机在工作时，驱动电机带动螺杆转动，螺杆便带动星轮片一起转动，并且和螺旋槽依次啮合。机壳上还开有喷液孔，其目的在于单螺杆空压机运行过程中，通过喷入相应液体，达到润滑、密封和冷却的作用。单螺河北科技大学硕士学位论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于响应面法的外转子永磁电机齿槽转矩抑制[J]. 杜晓彬,黄开胜,谭耿锐,黄信. 微特电机. 2018(12)
[2]螺杆式空压机在有色矿山应用的几点思考[J]. 茹艺兵. 技术与市场. 2017(10)
[3]浅谈螺杆式空压机技术改造[J]. 蔡家帅,王建,袁凯. 纯碱工业. 2017(02)
[4]活塞式压缩机基础设计探讨[J]. 周小歆,唐家俊. 山东工业技术. 2017(07)
[5]基于自适应搜索中心的骨干粒子群算法[J]. 王东风,孟丽,赵文杰. 计算机学报. 2016(12)
[6]基于文化粒子群算法的开关磁阻电机多目标优化设计[J]. 宋受俊,葛乐飞,蒋艳玲. 西北工业大学学报. 2014(01)
[7]开关磁阻电机控制系统在电动压缩机中的应用[J]. 焦云龙,王艳. 机械与电子. 2013(11)
[8]单、双螺杆空压机主要性能参数对比[J]. 喻志强,辛安见,鲍洋洋,刘福来,魏纪君. 石油和化工设备. 2013(07)
[9]单螺杆压缩机发展现状及优越性分析[J]. 章根国. 压缩机技术. 2012(02)
[10]压缩机的现状、发展及新型技术展望[J]. 严天宏,梁嘉麟,李青. 压缩机技术. 2011(01)
博士论文
[1]开关磁阻电机的振动和转矩脉动抑制研究[D]. 张鑫.山东大学 2016
[2]单螺杆压缩机垂直啮合副制造技术研究[D]. 孙兴伟.天津大学 2006
[3]开关磁阻电机的减振降噪和低转矩脉动研究[D]. 孙剑波.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]55kW空压机用开关磁阻电机的参数优化设计研究[D]. 杨红霞.河北科技大学 2018
[2]轮毂式电动汽车用开关磁阻电机设计与仿真优化[D]. 贾禄.河北科技大学 2018
[3]开关磁阻电机（SRM）设计及驱动控制技术研究[D]. 王永艳.郑州大学 2017
[4]四相8/6极开关磁阻电机调速系统设计及优化[D]. 刘世哲.河北科技大学 2016
[5]开关磁阻电机直接转矩控制技术研究[D]. 赵洋.西南交通大学 2016
[6]开关磁阻电机调速控制研究[D]. 江华.西安科技大学 2015
[7]电动车开关磁阻电机设计及直接转矩控制技术研究[D]. 冯圭尧.河北科技大学 2015
[8]低转矩脉动开关磁阻电机控制方法[D]. 李学锋.中国矿业大学 2015
[9]开关磁阻电机控制系统研发[D]. 李海瑞.浙江大学 2015
[10]电动工具用高速开关磁阻电机的设计与实现[D]. 朱宏基.湖南工业大学 2014
本文编号：3341856
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