55kW空压机用开关磁阻电机的参数优化设计研究
发布时间：2021-12-17 12:03
单螺杆空压机的能效水平取决于驱动电机的转速和效率。与传统的异步电机相比,开关磁阻电机结构简单、具有良好的调速性能、可靠性高、成本低,适用于单螺杆空压机的驱动,有利于提高空压机的效率。但是开关磁阻电机在运行时的振动和噪声偏大,因此降振减噪是开关磁阻电机优化设计的首要任务。本文首先阐述了开关磁阻电机的基本结构和工作原理,详细分析了开关磁阻电机的基本方程和理想线性情况下的数学模型。然后根据单螺杆空压机的性能要求,基于开关磁阻电机的基本设计理念,设计了一台55kW三相12/8极开关磁阻电机,并利用Ansoft软件对电机进行有限元仿真分析。其次针对开关磁阻电机噪声的主要来源,对电机的径向磁力进行了解析分析和数值计算,得到了径向磁力的数学表达式,提取了影响电机径向磁力的主要结构参数,并对主要结构参数进行了参数化仿真分析,为开关磁阻电机优化变量的选取提供了理论依据。最后建立样本空间,利用支持向量机方法建立了开关磁阻电机模型,以减小径向磁力同时增大平均转矩为优化目标,采用基于激素调节机制的改进遗传算法对电机进行了参数优化,将优化前后的电机性能进行了对比,验证了优化的有效性。本文的研究结论对开关磁阻电机...
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CP型单螺杆压缩机
三相 12/8 极 15四相 8/6 极 152.2.2 开关磁阻电机基本原理开关磁阻电机从根本上区别于传统的直流电动机、交流电动机、永磁电动机，它依靠转子旋转时磁路的磁阻变化运行，遵循“磁阻最小原理”[30]。通电后电机磁场发生扭曲，从而产生拉力，获得转矩，使电机转动。因此在转子旋转过程中，电机的性能与磁阻变化的大小相关。通过图 2-3 对开关磁阻电机的运行原理进行阐述。图中所示的位置为 A 相转子凸极轴线与定子凸极轴线对齐时刻，此时 A 相的电感最大。给 B 相定子绕组通电使其励磁，产生的磁场力会使转子开始转动，旋转至转子凸极轴线和 B 相定子凸极轴线对齐，在惯性作用下转矩不会立即消失，使转子继续旋转一定角度，同时给 C 相定子绕组通电，使转子继续转动[31]。如图 2-3 所示，绕组导通顺序为 A-B-C-A 相，转子会沿着逆时针方向旋转；反之，如果绕组导通顺序为 C-B-A-C 相，转子会沿着顺时针旋转。
界磁化曲线分别表示磁阻最大位置和 以及磁储能fW 都是非线性变化的。 Widii 0' , Widf 0, 电流上升过程，磁链曲线函数为 1 电流下降过程，磁链曲线函数为 2 图 2-5 可以看出，在电流上升阶段，达到最大值；C 点后对该相关断，此下降，最终下降至零。程中有两个能量发生变化，即 W 磁 Wdididiccii 012102'
【参考文献】：
期刊论文
[1]活塞式压缩机基础设计探讨[J]. 周小歆,唐家俊. 山东工业技术. 2017(07)
[2]三相12/8极高压开关磁阻电机设计及仿真[J]. 赵远征,李斌,刘志忠,孙会琴. 河北工业科技. 2014(01)
[3]永磁无刷直流电动机在微型空压机中的应用[J]. 凌永骧,张华宗,余仁田. 压缩机技术. 2013(04)
[4]单、双螺杆空压机主要性能参数对比[J]. 喻志强,辛安见,鲍洋洋,刘福来,魏纪君. 石油和化工设备. 2013(07)
[5]基于标准差的自适应激素调节遗传算法[J]. 刘奕晨,王毅,牛奕龙,樊养余,郝重阳. 数据采集与处理. 2012(03)
[6]单螺杆压缩机发展现状及优越性分析[J]. 章根国. 压缩机技术. 2012(02)
[7]开关磁阻电机调速系统在空压机、渣浆泵中的应用[J]. 李秀臣,王彩霞,姜建军,江国建. 有色冶金节能. 2009(03)
[8]浅谈支持向量机技术[J]. 陆荣秀. 科技广场. 2006(02)
[9]压缩机的技术现状及其发展趋势[J]. 赵远扬,李连生,束鹏程. 通用机械. 2005(09)
[10]单螺杆压缩机技术的重大进展[J]. 查谦,邓谦,查世樑. 压缩机技术. 2003(04)
博士论文
[1]基于改进遗传算法的汽车装配生产线平衡问题研究[D]. 李险峰.北京科技大学 2017
[2]能源消费与经济增长—生态环境协调发展研究[D]. 郭毓东.中国地质大学 2015
[3]基于支持向量机建模的永磁球形电机的优化设计研究[D]. 鞠鲁峰.合肥工业大学 2015
[4]开关磁阻电机的性能分析及其优化设计方法研究[D]. 李洁.河北工业大学 2011
[5]开关磁阻电机的减振降噪和低转矩脉动研究[D]. 孙剑波.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]开关磁阻电机（SRM）设计及驱动控制技术研究[D]. 王永艳.郑州大学 2017
[2]四相8/6极开关磁阻电机调速系统设计及优化[D]. 刘世哲.河北科技大学 2016
[3]基于双极性控制的三相开关磁阻电机分析与设计[D]. 陆增洁.东南大学 2016
[4]双开关磁阻电机同步控制策略研究[D]. 李震广.湖南科技大学 2016
[5]基于有限元的开关磁阻电机优化设计[D]. 曾裕.南昌大学 2016
[6]改进的支持向量机的理论研究及应用[D]. 刘春雨.西北农林科技大学 2016
[7]7.5KW/72V开关磁阻电机系统设计[D]. 郭鹤昀.河北科技大学 2015
[8]开关磁阻电机调速控制研究[D]. 江华.西安科技大学 2015
[9]基于DSP的开关磁阻电机调速系统的设计[D]. 李响.山东大学 2015
[10]低转矩脉动开关磁阻电机控制方法[D]. 李学锋.中国矿业大学 2015
本文编号：3540081
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CP型单螺杆压缩机
三相 12/8 极 15四相 8/6 极 152.2.2 开关磁阻电机基本原理开关磁阻电机从根本上区别于传统的直流电动机、交流电动机、永磁电动机，它依靠转子旋转时磁路的磁阻变化运行，遵循“磁阻最小原理”[30]。通电后电机磁场发生扭曲，从而产生拉力，获得转矩，使电机转动。因此在转子旋转过程中，电机的性能与磁阻变化的大小相关。通过图 2-3 对开关磁阻电机的运行原理进行阐述。图中所示的位置为 A 相转子凸极轴线与定子凸极轴线对齐时刻，此时 A 相的电感最大。给 B 相定子绕组通电使其励磁，产生的磁场力会使转子开始转动，旋转至转子凸极轴线和 B 相定子凸极轴线对齐，在惯性作用下转矩不会立即消失，使转子继续旋转一定角度，同时给 C 相定子绕组通电，使转子继续转动[31]。如图 2-3 所示，绕组导通顺序为 A-B-C-A 相，转子会沿着逆时针方向旋转；反之，如果绕组导通顺序为 C-B-A-C 相，转子会沿着顺时针旋转。
界磁化曲线分别表示磁阻最大位置和 以及磁储能fW 都是非线性变化的。 Widii 0' , Widf 0, 电流上升过程，磁链曲线函数为 1 电流下降过程，磁链曲线函数为 2 图 2-5 可以看出，在电流上升阶段，达到最大值；C 点后对该相关断，此下降，最终下降至零。程中有两个能量发生变化，即 W 磁 Wdididiccii 012102'
【参考文献】：
期刊论文
[1]活塞式压缩机基础设计探讨[J]. 周小歆,唐家俊. 山东工业技术. 2017(07)
[2]三相12/8极高压开关磁阻电机设计及仿真[J]. 赵远征,李斌,刘志忠,孙会琴. 河北工业科技. 2014(01)
[3]永磁无刷直流电动机在微型空压机中的应用[J]. 凌永骧,张华宗,余仁田. 压缩机技术. 2013(04)
[4]单、双螺杆空压机主要性能参数对比[J]. 喻志强,辛安见,鲍洋洋,刘福来,魏纪君. 石油和化工设备. 2013(07)
[5]基于标准差的自适应激素调节遗传算法[J]. 刘奕晨,王毅,牛奕龙,樊养余,郝重阳. 数据采集与处理. 2012(03)
[6]单螺杆压缩机发展现状及优越性分析[J]. 章根国. 压缩机技术. 2012(02)
[7]开关磁阻电机调速系统在空压机、渣浆泵中的应用[J]. 李秀臣,王彩霞,姜建军,江国建. 有色冶金节能. 2009(03)
[8]浅谈支持向量机技术[J]. 陆荣秀. 科技广场. 2006(02)
[9]压缩机的技术现状及其发展趋势[J]. 赵远扬,李连生,束鹏程. 通用机械. 2005(09)
[10]单螺杆压缩机技术的重大进展[J]. 查谦,邓谦,查世樑. 压缩机技术. 2003(04)
博士论文
[1]基于改进遗传算法的汽车装配生产线平衡问题研究[D]. 李险峰.北京科技大学 2017
[2]能源消费与经济增长—生态环境协调发展研究[D]. 郭毓东.中国地质大学 2015
[3]基于支持向量机建模的永磁球形电机的优化设计研究[D]. 鞠鲁峰.合肥工业大学 2015
[4]开关磁阻电机的性能分析及其优化设计方法研究[D]. 李洁.河北工业大学 2011
[5]开关磁阻电机的减振降噪和低转矩脉动研究[D]. 孙剑波.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]开关磁阻电机（SRM）设计及驱动控制技术研究[D]. 王永艳.郑州大学 2017
[2]四相8/6极开关磁阻电机调速系统设计及优化[D]. 刘世哲.河北科技大学 2016
[3]基于双极性控制的三相开关磁阻电机分析与设计[D]. 陆增洁.东南大学 2016
[4]双开关磁阻电机同步控制策略研究[D]. 李震广.湖南科技大学 2016
[5]基于有限元的开关磁阻电机优化设计[D]. 曾裕.南昌大学 2016
[6]改进的支持向量机的理论研究及应用[D]. 刘春雨.西北农林科技大学 2016
[7]7.5KW/72V开关磁阻电机系统设计[D]. 郭鹤昀.河北科技大学 2015
[8]开关磁阻电机调速控制研究[D]. 江华.西安科技大学 2015
[9]基于DSP的开关磁阻电机调速系统的设计[D]. 李响.山东大学 2015
[10]低转矩脉动开关磁阻电机控制方法[D]. 李学锋.中国矿业大学 2015
本文编号：3540081
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