弧线电机电磁设计及性能分析

发布时间：2020-07-29 17:27

【摘要】：弧线电机是一种可以驱动负载在有限角度内沿圆弧线做往复运动的特种电机,它兼有直线电机和旋转电机的特点。这种电机结构较为简单,可靠性很高,响应速度较快,是一种新型的动力装置,受到人们的广泛关注。本文针对应用在翼闸门机的驱动系统,开发研究一种弧线永磁同步电动机,并以其为研究对象,对电机的运行原理、结构尺寸、工作性能进行分析,采用分段式二维有限元法简化计算,针对极槽配合、永磁体形状尺寸和初级铁心的结构尺寸等方面对电机性能的影响进行研究。文章主要针对弧线永磁同步电动机的设计和性能分析展开工作,主要包括以下几个方面:首先,详细介绍了弧线永磁同步电动机的结构特点及其工作原理,提出并介绍了新型初级绕组支架结构,给出了弧线永磁同步电动机的设计方案和步骤。采用场路结合的方法对电机磁路进行计算,确定了电机各部分的尺寸并验证了其合理性。编写基于VB.NET程序语言弧线电机电磁计算程序,并得出合理的计算方案。其次,运用Ansoft有限元分析软件,分别采用三维有限元法和分段式二维有限元法对弧线电机的电磁性能进行分析,通过对比分析结果可知分段式二维有限元法在保证分析准确度的前提下,可以有效降低运算量,减少运算时间。最后,从电机极槽数配合、永磁体的形状尺寸、极弧系数及初级结构、槽口系数等结构尺寸参数对电机电磁性能的影响进行分析。通过本文的研究与分析为以后弧线电机理论和设计提供了一定的理论指导。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM341
【图文】：

们在推动科技进步与经济发展的同时，逐步加大对环减排也上升到国家政策层面，无论是人们的日常生活环保意识。这使得节能高效环保的动力系统设备的研电机作为一种重要的动力系统设备，其发展的急迫性术的进步，电机设计理论的不断更新，新材料科学的电机已经很难满足特殊应用场合的需求，因此特种电、响应速度快、高效高精度的特种电机已经成为电机中，需要电机驱动负载在特定角度内沿弧线做往复运远镜等设备[1]。尤其是随着公共交通、公共生活的发序、降低安全风险的设备，已经在火车站、地铁、小翼闸门机通常采用直流电机配合机械或电子结构驱动运动，如图 1.1 所示。这就会造成系统结构复杂，效率且增加了安装维护的难度。

如图 2.1 所示。进而，将原旋转电机的定子侧定义为初级，转子侧定义为次级。多台弧线电机首尾相连可以构成一台完整的旋转电机，然而其结构原理和直线电机相似，因此将其定义为一种特殊的直线电机。定子转子次级初级初级次级旋转电机 直线电机 弧线电机图 2.1 弧线电机结构示意图Fig. 2.1 Structure chart of arc motor由于本文所设计的弧线电机应用在翼闸门机驱动系统中，因此对电机的安装尺寸有严格的限制，并且要求电机有足够大的电磁推力。结合上述要求，本文所设计的弧线永磁同步电动机采用轴向磁通结构，其结构如图 2.2 所示。

图 2.4 轴向磁通弧线永磁同步电机初级结构图Fig. 2.4 Structure chart of axial flux arc PMSM’s primary2 弧线永磁同步电动机的基本工作原理弧线永磁同步电动机在继承双边型永磁同步直线电机和盘式永磁同步电机结构时，在原理上也有很多相似之处[31]。电机学的基本理论在弧线永磁同步电机上适用，本节将从盘式电机的基本工作原理出发，引申出弧线永磁同步电机的基原理。与盘式电机工作原理相似，弧线电机的三相绕组 A、B、C 中通入Ai 、Bi 、Ci 称正弦电流后，也会产生气隙磁场[32-33]。由于弧线电机的铁心两端开断使得电不连续，各相绕组之间产生不同的互感，从而引起弧线电机具有直线电机所共向端部效应[34-35]。当不考虑由于铁心两端开断而引起的纵向边端效应时，这个场的分布情况与盘式电机相似，即可看成沿周向圆弧呈正弦形分布。当三相电间变化时，气隙磁场将按 A、B、C 相序沿弧线移动。其行波磁场的移动速度sn

【参考文献】

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本文编号：2774278