三相盘式感应电机电磁设计与特性分析

发布时间：2017-10-30 11:05

  本文关键词：三相盘式感应电机电磁设计与特性分析

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【摘要】：盘式电机具有:轴向尺寸短小,呈扁平盘状;结构紧凑,体积小;功率密度大;起动转矩高;结构简单,性能稳定,便于维护;易于散热;气隙可调;可制成多盘结构等优点。随着技术工艺的改进及特殊领域的需求而备受重视。根据盘式感应电机的基本电磁公式,直径比值选取,气隙选择,绕组设计,参数和性能计算以及盘式感应电机的磁路特点,设计了一台2kW的三相盘式感应电机,并写出了电磁计算程序。分别采用平均直径法、分环法和三维有限元法对三相盘式感应电机的定子磁场进行研究,比较和分析了三种方法的优点与缺点;并得出了平均直径法在盘式电机磁场计算中的有效性和实用性的结论。利用平均直径法,分析了盘式感应电机空载和额载状态下的气隙磁密以及相应的动态特性,并验证了其转速,电磁转矩,功率因数,效率满足设计要求。最后分析了转子盘厚度和材料对电机特性的影响。分别采用解析法、分环法和三维有限元法对三相盘式感应电机的定子磁场进行深入研究,并分析了盘式感应电机定子磁场沿径向的分布特点。通过比较和分析三种方法的气隙磁密计算结果,揭示了其存在偏差的原因;提出了径向气隙系数;给出了径向气隙系数的经验公式;并通过算例验证了其正确性。
【关键词】：盘式感应电机 电磁设计 三维有限元法 气隙磁密 径向气隙系数
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM346
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 课题研究背景11-12
• 1.2 盘式电机国内外研究现状12-18
• 1.2.1 国外研究现状12-16
• 1.2.2 国内研究现状16-18
• 1.3 本课题研究目的及意义18-19
• 1.4 本文研究内容19-21
• 2 盘式感应电机的基本理论21-33
• 2.1 盘式感应电机的拓扑结构21-24
• 2.1.1 单定子单转子结构21
• 2.1.2 双转子中间定子结构21-23
• 2.1.3 双定子中间转子结构23
• 2.1.4 多盘式结构23-24
• 2.2 盘式感应电机的基本电磁关系24-26
• 2.2.1 主要尺寸24
• 2.2.2 设计的基本关系式24-26
• 2.3 盘式感应电机的磁路特点26-29
• 2.3.1 盘式感应电机的磁路特点26-27
• 2.3.2 气隙磁密Bδ(r)的分布27-28
• 2.3.3 齿磁密Bt(r)的分布28
• 2.3.4 轭部磁密Bj(r)的分布28-29
• 2.4 盘式感应电机的磁路计算方法29-32
• 2.4.1 盘式感应电机磁路的平均直径计算法29
• 2.4.2 盘式感应电机磁路的分环计算法29-31
• 2.4.3 盘式感应电机磁路的有限元计算法31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 3 盘式感应电机的电磁设计33-53
• 3.1 主要尺寸比、直径比和气隙选择33-35
• 3.2 磁路尺寸优化与槽型选择35-36
• 3.2.1 磁路尺寸优化35
• 3.2.2 槽型选择35-36
• 3.3 绕组设计36-37
• 3.4 参数计算37
• 3.5 铁耗计算37-39
• 3.6 轴向磁吸力计算39-42
• 3.7 电磁计算程序42-51
• 3.8 本章小结51-53
• 4 盘式感应电机有限元分析53-73
• 4.1 电磁场基本理论53
• 4.2 平均直径法、分环法与三维有限元法磁场分析比较53-59
• 4.2.1 平均直径法54-56
• 4.2.2 分环法56-57
• 4.2.3 三维有限元法57-59
• 4.2.4 平均直径法、分环法与三维有限元法的磁场分析比较59
• 4.3 基于平均直径法的二维有限元分析59-66
• 4.3.1 空载磁场分析60-61
• 4.3.2 空载特性分析61-63
• 4.3.3 额定负载磁场分析63-64
• 4.3.4 额定负载特性分析64-66
• 4.4 转子参数对盘式电机特性的影响66-72
• 4.4.1 铜盘厚度对盘式电机特性的影响66-70
• 4.4.2 转子材料对盘式电机特性的影响70-72
• 4.5 本章小结72-73
• 5 径向气隙系数的研究73-83
• 5.1 解析法计算盘式感应电机气隙磁密73-76
• 5.2 分环法计算盘式感应电机气隙磁密76-77
• 5.3 三维有限元法计算盘式感应电机气隙磁密77
• 5.4 解析法、分环法和三维有限元法结果的比较与分析77-78
• 5.5 径向气隙系数k的探究78-81
• 5.5.1 归纳气隙系数k的经验公式78-79
• 5.5.2 验证径向气隙系数k的准确性79-81
• 5.6 本章小结81-83
• 6 总结与展望83-85
• 6.1 论文总结83-84
• 6.2 后续工作84-85
• 参考文献85-89
• 作者简历89-91
• 学位论文数据集91

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