双筒式永磁调速器的解析建模与性能分析

发布时间：2020-10-29 19:32

　　 永磁调速器是一种新型调速设备,具有软启动、易安装、低维护、防过载、环境配置低等优势,在风机、水泵等通用型负载的调速领域具有非常大的应用前景。本文首先分析双筒式永磁调速器的气隙磁场变化,继而得到感应电流分布情况,最后建立结构参数与传递特性之间的解析模型。主要研究内容如下:(1)基于等效磁荷法对双筒式永磁调速器气隙磁场进行分析,利用分段思想建立气隙磁感应强度模型。结果表明,在允许的范围内,增大耦合面积,降低气隙厚度,增加磁极个数,减小永磁体轴向长度,增大径向长度以及周向长度,则可以增大气隙磁感应强度。(2)基于Maxwell方程组建立双筒式永磁调速器感应电流的数学模型,利用样机的结构参数进行实例计算。结果表明,当磁极对数越多、气隙厚度越小、相对转速越大、永磁体厚度越大时,感应电流就越强。(3)基于电磁学原理对双筒式永磁调速器的传递转矩、涡流损耗、传递效率进行分析,利用样机的结构参数进行实例计算。结果表明,在允许的范围内,增大耦合面积、适当增加磁极对数、增大导体半径、减小气隙厚度、增大永磁体厚度、增大导体电导率,则可以增大调速器的传递转矩和涡流损耗,但发热也就越严重。(4)采用有限元分析法验证解析分析法的仿真结果。结果表明,虽然解析结果与有限元分析结果相比,存在一定误差,但误差在实际工程计算的可接受范围内,且计算速度更快。因此,选用解析分析法辅助永磁调速器的设计与优化具有一定的可行性。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH703.61
【部分图文】：

负载的平均运行效率只有 41%，其节能潜力为 20%~40%[1]。因此，风机水泵的节能潜力还有较大的提升空间。针对风机水泵的节能方式，除了开发高效率的风机水泵设施外，改进风机水泵的调节方式也是一个有效途径。大部分的风机、水泵设备均采用定速驱动，在变工况运行时，风机、水泵的运行状态偏离高效运行点，且在风机的入口风门处、水泵的出口阀存在大量的节流损耗[2]。因此，实现风机、水泵的变速调节，有利于提高负载的运行效率、降低节流损耗，是一种简单高效的节能方案[3]。针对风机水泵的变速调节方式，主要有两种形式：一种是通过调节驱动电机的频率来调节驱动转速，从而调节负载转速，如变频器调速、电动机多级调速等方式；另一种是在驱动电机和负载之间加装调速设备来进行调速，如液力耦合器、永磁调速器等方式。与传统调速设备相比，永磁调速器具有软启动、易安装、低维护、防过载、环境要求低等优点，是一种新型调速设备，在通用型负载的调速领域具有非常大的应用前景[4-7]。永磁调速器主要由两部分构成，分别为导体转子和永磁转子。当电机拖动导体转子在永磁体生成的永久磁场中相对运动时，会切割磁力线产生感应电流，继而产生感应磁场，感应磁场和永久磁场的相对作用，最终实现力或转矩的无接触传递。

西安理工大学硕士学位论文速器的结构差异，可分为圆盘式和圆筒式两类。圆盘式永)图所示，其导体转子和永磁转子均为盘状结构，可实现之间的气隙大小可实现转矩和转速的传递，盘式永磁调速中“Cu”表示铜导体盘，“PM”表示永磁盘，当气隙间距越速也就越高。圆筒式永磁调速器的结构图如图 1-1 中(b)图为筒状结构，可实现磁通的径向传递，通过调节两转子之的传递，筒式永磁调速器的耦合面积变化如图 1-3 所示，，输出转速也就越高。

其导体转子和永磁转子均为盘状结构，可实现磁子之间的气隙大小可实现转矩和转速的传递，盘式永磁调速其中“Cu”表示铜导体盘，“PM”表示永磁盘，当气隙间距越小速也就越高。圆筒式永磁调速器的结构图如图 1-1 中(b)图均为筒状结构，可实现磁通的径向传递，通过调节两转子之速的传递，筒式永磁调速器的耦合面积变化如图 1-3 所示，耦大，输出转速也就越高。(a)气隙最小状态 (b)气隙变大状态图 1-2 盘式永磁调速器的气隙变化Fig.1-2 Air Gap Change of Disc Permanent Magnet Governor
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本文编号：2861350