双边初级永磁型游标直线电机设计及其特性参数分析

发布时间：2017-07-14 01:09

  本文关键词：双边初级永磁型游标直线电机设计及其特性参数分析

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【摘要】：随着我国宏观经济的稳定增长,城镇化比率不断提高,不仅促进了商业地产的发展,还带动了城市基础设施的建设。为了展示城市形象,节约用地,通常选择大规模建设超高层建筑,电梯作为现代建筑内必不可少的设备得到了快速发展。尽管目前市场上电梯品种繁多,但绝大多数仍采用电力拖动、钢丝绳曳引式结构。然而,随着现代建筑物高度的不断增加,曳引驱动方式的弊端逐渐暴露出来,作为一种全新的电梯驱动方式,直线电机驱动受到了国内外学者和行业界的广泛关注。初级永磁型直线电机是一种新型的永磁直线电机,由于价格昂贵的永磁体和电枢绕组均放置在短初级上,而长次级仅由导磁材料构成,结构简单。因此,该类电机不仅具有永磁同步直线电机高功率密度以及高效率的优点,而且具有开关磁阻直线电机次级结构简单、可靠性高、低成本等优势,可为长距离驱动系统提供一种高效率、低成本的驱动方案,具有非常好的应用前景。基于此,本文提出了一种双边初级永磁型游标直线(Double-sided Linear Primary Permanent Magnet Vernier,DSLPPMV)电机,该电机基于磁齿轮原理运行,具有低速、大推力特性,非常适合类似于电梯驱动、轨道交通等长行程工况。本文的研究内容主要包括以下几点:1.提出了一种适用于电梯驱动的DSLPPMV电机,对其基本结构及绕组连接进行了描述,并基于等效磁路法以及磁齿轮效应分析了该电机的工作原理,揭示了该电机低速、大推力的本质。2.基于等效磁路法分析了DSLPPMV电机一些重要参数的选取原则,如永磁体厚度、次级齿宽、齿高等参数,并用有限元法对其进行优化,折中选取了最优值;其次对比了电枢电流和温升对两种不同永磁材料性能参数的影响,证明了所选永磁材料的合理性;最后将电机系列参数进行了汇总。3.使用2D有限元法对DSLPPMV电机的静态特性进行了分析,包括电机的定位力、空载磁链、空载感应电势以及电磁推力等,并对比分析了DSLPPMV电机的饱和电感和不饱和电感。4.对DSLPPMV电机的损耗进行了分析,包括铁耗、永磁体涡流损耗以及铜耗,其中对铁耗即铁心涡流损耗和磁滞损耗的计算进行了详细说明,并建立了使用有限元法计算该类电机铁耗的一般方法。最后根据各损耗值计算了电机效率。5.利用3D有限元法对DSLPPMV电机进行了温度场仿真,重点研究了散热系数对电机温升的影响,为电机冷却系统的研究奠定了理论基础。
【关键词】：电梯驱动 永磁直线电机 初级永磁型 电机设计 损耗分析 温度场
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM359.4
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 课题的研究背景10-12
• 1.2 电梯驱动系统研究现状12-14
• 1.3 直驱式电梯研究现状14-18
• 1.4 本课题研究主要内容18-19
• 第二章 DSLPPMV电机基本结构与工作原理19-27
• 2.1 DSLPMMV电机的基本结构19-22
• 2.2 运行原理分析22-26
• 2.2.1 等效磁路法22-24
• 2.2.2 磁齿轮原理24-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 DSLPPMV电机设计与优化27-41
• 3.1 次级凸极尺寸选取28-31
• 3.1.1 等效磁路法28-29
• 3.1.2 有限元法29-31
• 3.2 永磁体的设计31-33
• 3.2.1 永磁材料的选取31-32
• 3.2.2 永磁体尺寸32-33
• 3.3 退磁分析33-38
• 3.3.1 电流退磁33-36
• 3.3.2 温度退磁36-38
• 3.4 电机参数汇总38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 DSLPPMV电机电磁特性分析41-54
• 4.1 永磁磁场41-44
• 4.2 永磁磁链44-46
• 4.3 空载感应电势46-47
• 4.4 电枢反应磁场47-48
• 4.5 电感48-51
• 4.6 定位力51-52
• 4.7 推力52-53
• 4.8 本章小结53-54
• 第五章 DSLPPMV电机的损耗与效率计算54-66
• 5.1 铁耗计算54-62
• 5.1.1 铁耗计算模型54-56
• 5.1.2 铁耗计算流程56
• 5.1.3 磁场的有限元分析56-60
• 5.1.4 铁心涡流损耗60-61
• 5.1.5 磁滞损耗61-62
• 5.2 永磁体的涡流损耗62-64
• 5.3 铜耗64-65
• 5.4 效率65
• 5.5 本章小节65-66
• 第六章 DSLPPMV电机的热分析66-77
• 6.1 热分析方法66-68
• 6.2 DSLPPMV电机热分析数值公式68-72
• 6.2.1 三种基本传热方式68-69
• 6.2.2 DSLPPMV电机热基本方程69
• 6.2.3 DSLPPMV电机热分析模型69-70
• 6.2.4 DSLPPMV电机热分析边界条件70-72
• 6.3 热模型仿真结果72-76
• 6.4 本章小结76-77
• 第七章 总结与展望77-79
• 7.1 全文总结77-78
• 7.2 课题展望与建议78-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-84
• 在学期间科研成果84

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本文编号：539072