280kW高速感应电动机的设计与分析

发布时间：2017-10-28 02:01

  本文关键词：280kW高速感应电动机的设计与分析

  更多相关文章： 高速感应电动机 电磁 损耗 应力 温度场

【摘要】：高速感应电机具有转速高、功率密度大、几何尺寸远小于同功率常规电机等特点，可有效节约电磁材料。电机可以与高速负载直接相连，省去了机械变速装置，可以减少噪声和润滑油污染。高速感应电机的设计与常速感应电机有很大不同，面临着损耗计算、转子机械强度分析、冷却系统设计等一系列难题。本文针对高速感应电机设计中的这些关键问题做了如下几方面工作： 首先，分析了高速感应电机的工作原理和设计特点。分析了极数的选取原则，定转子设计特点，电机各部分材料的选择以及为了加强转子强度所采取的措施，并对一台280kW，12000rpm的高速感应电机进行了电磁方案比较，分析了转子槽型、每槽导体数等对电磁特性的影响，在此基础上确定了电磁设计方案，并运用有限元软件对电机电磁特性进行仿真分析，验证电机设计的合理性。 其次，在电磁设计的基础上对包括铁耗，铜耗，风摩损耗在内的电机各部分损耗进行了分析和计算。在分析电机定子各处磁化轨迹特点的基础上选择合理的铁耗计算模型对电机定子铁耗进行计算，并应用有限元软件对电机定转子铁耗进行了仿真，同时在分析了电机定转子铜耗特点的基础上对电机的定转子铜耗进行了计算，并应用有限元软件对电机的风摩损耗进行建模仿真，计算得到电机的风磨损耗。 此外，高速旋转的转子要求电机转子要具有较强的机械强度，因此本文对电机的转子进行了机械强度分析。分别建立了圆形槽、水滴槽和平行槽三种不同的转子模型。分析了转子槽型、温度、槽口高度对转子应力的影响，最后对水滴槽转子和平行槽转子方案进行了优化设计，分析了通过转子槽型设计减小转子应力的规律。 最后，基于传热学理论和电机结构特点，设计了定转子风冷、转子风冷定子水冷两套冷却方案，并应用CFX模块对电机进行模型建立并确定求解域，设定相应的边界条件和各部分热力学系数对电机进行了温度场计算，，并研究了风速和转子铜耗等对电机温度场的影响。
【关键词】：高速感应电动机 电磁 损耗 应力 温度场
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM346
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 课题的目的及意义8
• 1.2 高速电机国内外现状8-11
• 1.2.1 国内外发展现状8-10
• 1.2.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 课题主要研究内容11-13
• 第2章 高速感应电机的设计特点与方案对比13-23
• 2.1 引言13
• 2.2 定子设计特点13-15
• 2.2.1 极数的选择14
• 2.2.2 定子材料的选择14-15
• 2.2.3 定子槽的设计特点15
• 2.2.4 定子绕组的设计特点15
• 2.3 转子设计特点15-18
• 2.3.1 转子结构的选择16
• 2.3.2 转子叠片材料的选择16
• 2.3.3 转子槽型的设计16-17
• 2.3.4 导条材料的选择17-18
• 2.3.5 端环的保护18
• 2.4 主要尺寸的确定18-19
• 2.5 不同转子槽型的对比分析19-20
• 2.6 不同匝数的方案比较20
• 2.7 基于 Ansoft 的电磁特性仿真20-22
• 2.8 本章小结22-23
• 第3章 高速感应电机的损耗计算23-36
• 3.1 铁耗的计算23-30
• 3.1.1 铁耗的产生机理23
• 3.1.2 铁耗计算方法23-26
• 3.1.3 高速感应电机铁耗计算26-30
• 3.2 铜耗的计算30-31
• 3.3 风摩损耗的计算31-35
• 3.3.1 风摩损耗基本理论32
• 3.3.2 风摩损耗计算方法32-33
• 3.3.3 风摩损耗的流体场分析与计算33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 高速感应电机转子强度分析36-45
• 4.1 不同槽型转子的应力分析36-39
• 4.2 温度对转子应力的影响39-41
• 4.3 槽口高度对应力和电磁性能的影响41-42
• 4.4 转子槽型的优化设计42-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第5章 高速感应电机冷却系统设计与温度场分析45-56
• 5.1 电机传热的基本理论45-47
• 5.2 不同冷却方案的设计47-48
• 5.3 散热系数的求解48-49
• 5.4 不同冷却方案的温度场比较与分析49-51
• 5.5 入口处风速对电机温度场的影响51-54
• 5.6 转子铜耗对电机温度场的影响54-55
• 5.7 本章小结55-56
• 第6章 结论56-58
• 参考文献58-61
• 在学研究成果61-62
• 致谢62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 孔晓光;王凤翔;徐云龙;邢军强;;高速永磁电机铁耗的分析和计算[J];电机与控制学报;2010年09期

2 王凤翔;;高速电机的设计特点及相关技术研究[J];沈阳工业大学学报;2006年03期

3 王继强;马俊强;李连春;;高速永磁电机转子护套强度分析[J];沈阳化工学院学报;2009年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 周凤争;高速永磁无刷直流电机转子涡流损耗的研究[D];浙江大学;2008年

本文编号：1106133