超洁净涡旋真空干泵用开关磁阻电动机研究与热场分析

发布时间：2020-07-30 06:35

【摘要】：世界上先进的工业国家都在争取发展新一代的清洁真空获得设备,涡旋真空干泵是一种新型的无油直排介质的机械泵,它具有结构简单、气体流动损失小、效率高、运行平稳、振动噪音小、可靠性高等优点,能够满足科学研究领域和各种产业生产过程所需要的清洁、无油的理想真空环境,近年来得到广泛应用与大力发展。涡旋真空干泵的性能关系到工业生产中产品的质量和科学研究实验结果的准确性,而驱动电机的性能又直接影响着涡旋真空干泵的性能。开关磁阻电机是一种新型特种电机,具有结构简单、坚固耐用、起动转矩大、效率高等很多优点,开关磁阻电机驱动系统兼具直流电机和交流电机调速系统的优点,具有较高的性价比。涡旋真空干泵驱动电机的转子处于高真空状态,转子散热困难,而开关磁阻电机的转子上只有少量铁耗,发热少,非常适合用作涡旋真空干泵驱动电机以降低转子的温升,提高转轴轴承的寿命和系统稳定性。首先,本文分别介绍了涡旋真空干泵和开关磁阻电机的结构、工作原理和特点。并建立了开关磁阻电机的线性数学模型对开关磁阻电机工作特性和运行特点进行具体分析。其次,根据4L涡旋真空干泵的性能指标,设计了开关磁阻电机的电磁方案,并进行有限元仿真分析,得到开关磁阻电机的性能参数和运行特性,验证了所设计电机的可行性。然后,分别建立了基于电流斩波控制和角度位置控制的开关磁阻电机调速系统模型,在MATLAB/Simulink中运行分析并得到了仿真结果,反映了开关磁阻电机的工作机理和调速特性。最后,将开关磁阻电机的各部分损耗损耗作为三维温度场仿真的热负荷,仿真分析了开关磁阻电机运行时的温度分布情况,并与异步电机和永磁同步电机的温升进行对比分析,相比之下涡旋真空泵用开关磁阻电机具有很大优势,可以有效的提高涡旋真空泵运行的稳定性和可靠性。
【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】：TM352
【图文】：

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第 1 章绪论.1 涡旋真空泵简介世界上第一台涡旋真空泵在二十世纪 90 年代初被推向市场，从此涡旋技术开始应用于真空获得领域。由于涡旋真空泵完全无油污染、体积小、结构简单、可靠、运行更平稳、噪音更低，在极限真空度、寿命、能耗等方面也好于其他类型真，因此近年来涡旋泵在国内外真空行业备受重视，并得到快速发展。涡旋真空泵广泛应用于诸多领域，如半导体行业、科学仪器行业、机械设备行业、医疗设备、包装行业、真空冶金行业等等。涡旋真空泵主要由动、静涡旋盘、曲轴、防自转机构、屏蔽电动机、密封件等分组成。动、静涡旋盘如图 1.1 所示，涡旋真空泵泵头剖面图如图 1.2 所示。

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图 2.1 四相 8/6 极开关磁阻电机结构示意图Fig. 2.1 Structure schematic diagram of four-phase 8/6 poles SRM磁阻电机某相绕组通电时产生的磁通总是要沿磁阻最小的路径闭阻远远小于空气部分，当磁场扭曲时会产生产生切向磁拉力而使转图 2.1 所示的 SRM 的定、转子相对位置，先给 D 相绕组通电，会磁极轴线 cc'与定子极轴线 DD'相重合。依次给 D→A→B→C→D 相时针旋转；如果依次 B→A→D→C→B 相绕组通电，转子会顺时的转向由绕组通电顺序决定，与绕组电流方向无关[25]。在 SRM 出现两相或多相绕组同时导通的状态。机运行过程中，闭合功率变换器开关 S1、S2，电源对 A 相绕组供电相绕组电流经过二极管 VD1和 VD2续流，在为电机提供动力的同给直流电源 U。SRM 具有能量回馈的特点，所以效率较高。磁阻电机驱动系统

【参考文献】