非晶合金电机的电磁性能与定子振动研究

发布时间：2017-10-05 23:18

  本文关键词：非晶合金电机的电磁性能与定子振动研究

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【摘要】：非晶合金电机是一种新型高效节能电机,采用非晶合金制作电机定子铁心,可以显著降低定子铁心损耗,减小铁心温升,对于缓解能源危机和环境问题有重要意义。电机噪声与振动是衡量电机性能的重要指标,非晶合金硬度高,薄而脆,受机械振动的影响非常大,因此研究开发新型非晶合金电机,不仅需要关注其电磁性能和节能指标,还需要研究其振动变形和噪声分布。本文首先基于某公司提供的Metglas2605SA1非晶合金材料相关性能参数,利用ANSYS Maxwell软件研究非晶合金作为定子铁心材料对异步电机输出特性的影响,结果表明非晶电机具有高效节能、重量轻的优点,其空载损耗降低了83.6%。分析计算了电机的电磁场分布,获取气隙以及定子轭部磁密的时间和空间分布,求解气隙部分的径向电磁力波,通过傅里叶分析计算了其谐波分布。结果表明,采用非晶合金作为定子铁心的三相异步电机相比硅钢三相异步电机具有重量轻、损耗少、响应快的优点。其次,利用ANSYS有限元软件完成了非晶电机定子部分的三维建模,计算非晶定子铁心振动的各阶振型和固有频率范围,并与传统硅钢电机进行对比,发现非晶定子铁心固有频率明显小于硅钢铁心。分析了铁心长度和外径尺寸对定子铁心各阶固有频率的影响。最后,本课题进行了非晶定子铁心的磁固耦合分析,采用ANSYS Maxwell与ANSYS Workbench的联合仿真,将电磁力施加于定子齿表面,分析了非晶合金材料对定子电磁振动性能的影响,发现非晶电机的形变量大于硅钢电机。进行了非晶电机和硅钢电机的声场分析,计算了两种电机的声压和噪声分布,发现非晶电机在周围环境中的噪声高于硅钢电机。
【关键词】：非晶合金电机 定子铁心 电磁场 固有频率 电磁振动
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM301
【目录】：

• 摘要6-7
• 英文摘要7-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 非晶合金电机研究现状11-13
• 1.2.1 非晶合金研究现状11-12
• 1.2.2 非晶电机研究现状12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 第2章 非晶电机及其有限元分析的理论基础15-23
• 2.1 非晶电机的节能原理15-16
• 2.2 电机电磁场的基本理论16-18
• 2.2.1 正弦时变电磁场的基本方程16-17
• 2.2.2 矢量磁位的边界条件17-18
• 2.3 电磁场的有限元分析方法18-21
• 2.4 本章小结21-23
• 第3章 非晶电机的性能和磁场分析23-37
• 3.1 样机模型和材料参数23-24
• 3.2 非晶电机性能计算24-29
• 3.2.1 非晶电机的耗材和运行参数25-26
• 3.2.2 非晶电机的工作特性26-27
• 3.2.3 铁心长度对电机性能的影响27-29
• 3.3 非晶电机的电磁场有限元计算29-35
• 3.3.1 异步电机有限元模型的建立30-31
• 3.3.2 非晶电机和硅钢电机的额定转速运行比较31-35
• 3.4 本章小结35-37
• 第4章 非晶电机电磁力波的计算37-49
• 4.1 非晶电机气隙磁场的解析计算37-41
• 4.1.1 定转子绕组的合成磁动势波的计算37-38
• 4.1.2 气隙磁导的计算38-39
• 4.1.3 气隙磁密的计算39-41
• 4.2 非晶电机的径向电磁力波41-42
• 4.3 气隙磁通密度的有限元计算42-46
• 4.4 非晶电机电磁力的有限元计算46-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第5章 非晶电机的电磁振动与噪声分析49-71
• 5.1 非晶电机定子部分的模态分析50-56
• 5.1.1 模态分析的定义和方法50-51
• 5.1.2 非晶定子铁心的固有模态,51-54
• 5.1.3 非晶电机定子结构的固有模态54-56
• 5.2 结构参数对定子固有频率的影响56-57
• 5.2.1 外径尺寸对非晶定子振动的影响56
• 5.2.2 铁心长度对非晶定子振动的影响56-57
• 5.3 异步电机的磁固耦合理论57-59
• 5.4 非晶电机的谐响应分析59-63
• 5.4.1 动力学分析模型的建立及载荷的施加59
• 5.4.2 非晶电机的电磁振动分析59-63
• 5.5 非晶电机的电磁噪声计算63-69
• 5.5.1 声场分析基础63-64
• 5.5.2 非晶电机的声场仿真计算64-69
• 5.6 小结69-71
• 总结与展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间的论文和科研成果77

【参考文献】

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本文编号：979390