船用高速永磁同步电动机的设计研究

发布时间：2020-11-07 12:20

　　 高速永磁同步电动机具有体积小、噪音低、功率密度大和效率高等优点,成为船用离心压缩机系统驱动电机的最佳选择,满足离心压缩机系统朝小型化和高效化方向发展的要求。高速永磁同步电动机已广泛应用于航天行业,但在船舶应用方面经验较少,因此研发满足船用条件的高速永磁同步电动机具有重要意义。本文针对高速永磁同步电动机电磁特性与机械性能进行了深入研究,主要包括以下内容:第一部分主要研究高速永磁同步电动机电磁参数对电机性能的影响。围绕空载漏磁系数、极弧系数、电机空载气隙磁密波形以及交、直轴电枢反应电抗等影响电机性能的关键设计参数展开,计算并总结了不同结构设计数据对上述电机关键设计参数的影响规律。提出一种利用负载磁场法求解永磁电机交、直轴电枢反应电抗的方法,这种方法可以兼顾交、直轴磁场的交叉影响,计算结果较为准确。第二部分对高速永磁同步电动机的转矩波动和转子涡流损耗进行了深入研究。首先介绍了电磁转矩波动产生的原因,分析表明从电机电磁设计角度出发主要靠削弱齿槽转矩来削弱电机的转矩波动,利用有限元法研究了多种削弱齿槽转矩的方法。其次分析研究了高速永磁同步电动机转子涡流损耗的计算方法。提出了利用有限元法计算分析高速永磁同步电动机转子涡流损耗的方法,研究分析了气隙长度、极弧系数、槽口尺寸和电流波形畸变率对转子涡流损耗的影响规律。第三部分结合高速永磁同步电动机的设计特点研制成两台8200r/min、630k W的高性能的高速永磁同步电动机样机,两台样机分别采用表贴式转子结构和内置式转子结构。利用有限元法对设计方案进行电磁参数分析、磁场分析、损耗计算以及稳态性能计算。第四部分对两台样机的机械性能进行了分析研究。首先,利用有限元法和解析法计算分析了表贴式转子结构高速永磁同步电动机永磁体和护套在各种运行工况下的应力分布情况。其次,利用有限元法分析计算了内置式转子结构高速永磁同步电动机超速运行时转子铁心隔磁桥处的应力分布。计算结构表明,两种设计方案能够保证电机转子安全运行。最后,将两台高速永磁同步电动机采用两个滑动轴承支撑,组成高速永磁同步电动发电机组,分析计算了整个转子系统的临界转速,并研究了在不平衡磁拉力作用下转子系统的动态响应。
【学位单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：U665.11;TM341
【部分图文】：

船用高速永磁同步电动机的设计研究 相关参数进行研究[26]。.2 高速永磁同步电动机转子磁路结构研究.2.1 转子磁路结构分析高速永磁同步电动机的转子磁路结构分为表贴式和内置式两大类，适用于任何类型磁电机[27]。图 2.1 为几种可用变频器控制的高速永磁同步电动机转子磁路结构图。本文提出一型转子磁路结构，如图 2.1(f)所示。

2 114 3A AA A 数求解方法的基础上提出一种新的，通过一个截面的磁通量 等于垂 SB ds ，根据极间漏磁系数的定义，可得：1 1 12 2 2mg ef mg mm1δδ ef δ ds dl ds dl S l lS l lB L B BB L B B 磁通密度(T)； 磁通密度(T)。得永磁电机空载漏磁系数0 。

中国舰船研究院硕士学位论文 转速较高，电机离心力较大，转子磁体中间增加额外的隔磁桥，如示径向充磁内置式转子结构高速永机额定功率 630kW)，研究过程尺寸以及隔磁桥2b 、3b 的宽度不
【参考文献】

相关博士学位论文 前2条

1 赵国新;变频电源供电永磁同步电动机几个关键技术研究[D];沈阳工业大学;2011年

2 王天煜;高速永磁电机转子综合设计方法及动力学特性的研究[D];沈阳工业大学;2010年

本文编号：2873937