一种新颖反凸极结构永磁同步电机的设计与分析

发布时间：2017-10-18 20:36

  本文关键词：一种新颖反凸极结构永磁同步电机的设计与分析

  更多相关文章： 永磁同步电机 反凸极结构 电磁设计 有限元分析

【摘要】：永磁同步电机由于其励磁来源为永磁体,具有结构简单、高功率密度、高效率的优点,因此,在工业生产领域得到了广泛应用。尤其是具有凸极效应的永磁同步电机过载能力强,应用更为普遍。但是,由于具有凸极效应的常规永磁同步电机的直轴磁阻大于交轴磁阻,直轴同步电抗小于交轴同步电抗,磁阻转矩分量在功角小于90度时为负值,最大电磁转矩的功角大于90度,在负载运行时永磁体存在较大的退磁危险。另外,在负载运行时交轴磁路很饱和,铁损耗大,电机效率不高。本文在传统永磁同步电机的基础上,提出了一种新颖反凸极结构永磁同步电机。利用磁路的方法完成了一台15k W的新颖结构反凸极同步电机的设计,用RMxprt模块对所设计的电机参数进行了计算,使用有限元分析软件Maxwell 2D对该新颖反凸极结构永磁同步电机和相应的传统结构永磁同步电机进行了有限元分析,得到了其同步交直轴电感特性和矩角特性,并进行了分析对比,初步证明了提出的新颖反凸极结构永磁同步电机结构的合理性和优越性。在对有限元方法进行介绍的基础上,对永磁同步电机进行了仿真分析,得到了传统结构永磁同步电机和反凸极结构永磁同步电机的空载磁力线分布,两电机磁力线分布均为两对极,与实际情况相符合,且反凸极结构永磁同步电机的漏磁较小,说明该电机设计合理。对电机的空载性能进行了分析,得到了电机在空载时的气隙磁密和空载反电势曲线及各自的谐波含量分析结果,结果表明,提出的反凸极结构永磁同步电机的气隙磁密及空载反电势中的谐波含量相对较少,更接近正弦波。对两种转子结构电机的起动性能进行了分析,两电机均可从静止由异步起动状态,转速逐渐增大至同步速附近并被牵入同步,且新结构永磁同步电机比传统结构永磁同步电机能够略快达到同步速度,显示出较强的起动能力。对所提出的反凸极结构永磁同步电机在不同负载下稳态运行的电磁转矩、电流、铁耗、铜耗进行了分析,表明该电机在任何负载情况下均可稳定运行。最后对两电机在额定运行的情况进行了比较,该新颖结构永磁同步电机和传统结构永磁同步电机在额定时的性能基本一致,但其铁耗和铜耗均在传统结构永磁同步电机的基础上有所降低,证明其结构合理,具有一定的可行性。
【关键词】：永磁同步电机 反凸极结构 电磁设计 有限元分析
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM341
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 变量注释表15-18
• 1 绪论18-25
• 1.1 课题研究背景及意义18-19
• 1.2 国内外研究现状19-23
• 1.3 本文的主要工作23-25
• 2 异步起动永磁同步电机的基本理论25-36
• 2.1 异步起动永磁同步电机的基本结构25
• 2.2 稳态时的电压平衡方程式和向量图25-28
• 2.3 稳态运行性能分析28-31
• 2.4 动态性能分析31-35
• 2.5 本章小结35-36
• 3 反凸极结构永磁同步电机的设计36-55
• 3.1 新颖反凸极永磁同步电机结构的提出36-38
• 3.2 反凸极结构永磁同步电机电磁设计的基本思路和方法38-42
• 3.3 反凸极永磁同步电机的电磁设计42-50
• 3.4 反凸极永磁同步电机性能分析50-54
• 3.5 本章小结54-55
• 4 新颖反凸极结构永磁同步电机的有限元分析55-78
• 4.1 电磁场理论分析方法55-58
• 4.2 反凸极永磁同步电机的建模58-60
• 4.3 反凸极永磁同步电机特性分析60-77
• 4.4 本章小结77-78
• 5 结论与展望78-80
• 参考文献80-84
• 作者简历84-86
• 学位论文数据集86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 景巍;谭国俊;叶宗彬;;考虑磁场饱和效应的凸极同步电动机建模[J];电机与控制学报;2010年10期

2 黄国治;提高我国电动机效率[J];电器工业;2003年07期

3 张金平;黄守道;高剑;刘建成;;减小永磁同步电动机电磁转矩脉动方法[J];微特电机;2010年10期

4 陈益广;仲维刚;沈勇环;;内置混合式可控磁通永磁同步电机有限元分析[J];中国电机工程学报;2009年06期

5 刘细平;王晨;郑爱华;;抽油机用异步起动永磁同步电机的分析研究[J];微电机;2012年11期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 何伟军;大功率自起动永磁同步电动机设计[D];浙江大学;2008年

，

本文编号：1057055