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基于高速风扇的电机本体关键技术研究

发布时间:2018-06-12 15:50

  本文选题:高速风扇 + 永磁无刷直流电动机 ; 参考:《哈尔滨工业大学》2014年硕士论文


【摘要】:由于永磁无刷直流电动机具有输出效率高、转矩波动小、转子结构简单等优点,所以适合用于高速风扇中。当风扇高速旋转时发出的噪声很大,且运行一段时间后会很热,采用普通伺服电动机时输出效率很低,为解决这些技术问题,许多学者已经在电机设计方面做出了深入的研究。 考虑到风扇在高速旋转时,永磁无刷直流电动机的频率很高,会产生很大的损耗,,导致风扇的效率降低,温度过高时会使永磁材料退磁,导致电动机无法正常运行;综合损耗和转矩波动的问题,本文设计了一款双转子单定子结构的永磁无刷直流电动机,用于高速风扇中。论文的主要研究内容包括: (1)研究了风扇中永磁同步电动机的转矩波动和损耗问题。定子铁心采用无齿槽结构,从根本上消除了齿槽转矩,使得转矩波动降低。定子绕组采用三相独立绕组,环形绕制在定子铁心上,使反电动势波形更加接近梯形波。转子采用双转子结构,可以大大降低铁心损耗。对转矩波动和转子损耗进行了分析计算,采用有限元法研究了气隙长度对转子涡流损耗的影响。分析表明,转子涡流损耗随着气隙长度的增加而增大。 (2)介绍利用有限元理论和仿真软件Maxwell对双转子、单定子特殊电机的仿真过程。最后在Ansoft Maxwell二维模型环境下,对电机进行了空载、加载仿真分析。仿真结果表明所设计的风扇电机符合技术指标要求。 (3)对双转子、单定子电机进行尺寸优化设计,并对所研制的样机进行试验研究。测试结果和分析表明永磁无刷直流电动机符合技术指标要求。
[Abstract]:Permanent magnet brushless DC motor has the advantages of high output efficiency, low torque ripple and simple rotor structure, so it is suitable for high speed fan. When the fan rotates at high speed, the noise is very big, and it will be very hot after running for a period of time, and the output efficiency is very low when using the ordinary servo motor. In order to solve these technical problems, many scholars have made in-depth research on the design of the motor. Considering that the frequency of the permanent magnet brushless DC motor is very high when the fan is rotating at high speed, it will cause great loss, which will reduce the efficiency of the fan, and when the temperature is too high, the permanent magnet material will demagnetize and the motor will not be able to operate normally. In this paper, a permanent magnet brushless DC motor with double rotor and single stator structure is designed and used in high speed fan. The main contents of this paper are as follows: 1) the torque ripple and loss of PMSM in fan are studied. The stator core adopts a toothless structure, which eliminates the torque of the tooth slot and reduces the torque ripple. The stator winding is composed of three phase independent winding and annular winding on the stator core, which makes the waveform of the backEMF closer to the trapezoidal wave. The rotor adopts a double rotor structure, which can greatly reduce the core loss. The torque ripple and rotor loss are analyzed and calculated. The effect of air gap length on rotor eddy current loss is studied by finite element method. The analysis shows that the eddy current loss of rotor increases with the increase of air gap length. (2) the simulation process of double rotor and single stator special motor using finite element theory and simulation software Maxwell is introduced. Finally, no load and load simulation of the motor is carried out under the Ansoft Maxwell two-dimensional model. The simulation results show that the designed fan motor meets the technical requirements. The test results and analysis show that the permanent magnet brushless DC motor meets the technical requirements.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM341

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本文编号:2010213

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