本文關鍵詞：起重機用永磁同步電機的設計與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在傳統(tǒng)起重行業(yè)中,由異步電動機加機械減速機構成的驅動系統(tǒng)占主導地位,但其結構復雜、轉動慣量大、系統(tǒng)整體效率低、噪聲大、潤滑油滲漏污染、維護頻繁等缺點,顯然這種傳統(tǒng)的結構已無法適應當今時代高速發(fā)展的要求。取消減速機,由低速電機直接驅動機械負載,已成為該技術領域的發(fā)展方向。本設計在取消減速機的同時,將低速永磁同步電機和起重機卷筒合為一體,更進一步使起重機輕量化、節(jié)能節(jié)材。論文主要包括以下幾個方面:首先,設計一臺額定轉矩為5108N?m、額定功率為9.79kW起重機用永磁同步電機。由于起重機用永磁同步電機為細長型、外轉子結構,電機的銅耗占總損耗的比例比較大,并且這種結構給永磁體的裝配造成一定的困難,因此如何降低電機的銅耗是本課題的難點。為了降低電機的銅耗,本文將卷筒的厚度減小,增大定子外徑,并且對卷筒的強度進行校核。在設計過程中,本文對起重機用永磁同步電機的主要尺寸、極槽配合、氣隙長度、永磁體極弧因數(shù)等進行了對比分析,通過對電機參數(shù)的合理選擇,使起重機用永磁同步電機滿足了設計要求,在此基礎上,總結起重機用永磁同步電機的設計規(guī)律。其次,由于起重機用永磁同步電機由于采用外轉子結構、功率密度大,散熱更加困難,且起重機用永磁同步電機在運行過程中需頻繁的起動、制動,并且負荷變化大,導致起重機用永磁同步電機局部溫升問題較為突出,本文利用ANSYS Workbench三維有限元分析軟件,對所設計的起重機用永磁同步電機的溫升進行校核,針對起重機用永磁同步電機的特點,分析了電機不同工作制下、不同通電持續(xù)率以及短時過載對溫度場的影響規(guī)律。最后,對起重機用永磁同步電機進行能效分析。首先分析了傳統(tǒng)起升機構的機械結構效率,然后將起重機用永磁同步電機與相同功率等級的傳統(tǒng)異步電機加減速機構在生命周期的耗電量進行計算,得到起重機用永磁同步電機的節(jié)電率,并且分析了起重機用永磁同步電機在不同工作級別下的節(jié)電率。
【關鍵詞】：起重機 永磁同步電機 溫度場 外轉子 能效
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH21;TM341
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 起重機用低速大轉矩永磁同步電機的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 熱計算研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 起重機能效分析研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 起重機用永磁同步電機的設計與實驗研究16-40
• 2.1 起重機用永磁同步電機的設計要求17-18
• 2.2 起重機用永磁同步電機的設計18-29
• 2.2.1 轉子內(nèi)徑的確定18-19
• 2.2.2 極槽配合的選擇19-21
• 2.2.3 轉子磁路結構的選擇21-22
• 2.2.4 氣隙長度的確定22-24
• 2.2.5 永磁體的設計24-25
• 2.2.6 永磁體的優(yōu)化25-26
• 2.2.7 電樞繞組的設計26-27
• 2.2.8 極弧系數(shù)的選擇27-29
• 2.3 起重機用永磁同步電機的有限元分析29-32
• 2.4 樣機制造及實驗研究32-39
• 2.4.1 永磁體的固定32-34
• 2.4.2 控制器及其編碼器的選擇34-35
• 2.4.3 樣機制造35-36
• 2.4.4 起重機用永磁同步電機的實驗研究36-39
• 2.5 本章小結39-40
• 第3章 起重機用永磁同步電機的溫度場分析40-51
• 3.1 起重機用永磁同步電機的求解域模型建立40-45
• 3.1.1 定子繞組等效熱模型建立41-43
• 3.1.2 氣隙的處理43
• 3.1.3 生熱率的確定43-44
• 3.1.4 導熱系數(shù)的確定44
• 3.1.5 散熱系數(shù)的確定44-45
• 3.1.6 電機的工作制45
• 3.2 溫度場計算結果分析45-48
• 3.3 工作制對起重機用永磁同步電機的溫度場影響48-49
• 3.4 短時過載對起重機用永磁同步電機的溫度場影響49-50
• 3.5 本章小結50-51
• 第4章 起重機用永磁同步電機的能效分析51-60
• 4.1 機構的分級51-52
• 4.1.1 機構的使用等級51
• 4.1.2 機構的載荷狀態(tài)級別51-52
• 4.1.3 機構的工作級別52
• 4.2 新型的起重機用永磁同步電機的節(jié)電率計算52-55
• 4.2.1 機械結構效率的計算53-54
• 4.2.2 M5級別節(jié)電率的計算54-55
• 4.3 不同工作級別下起重機用永磁同步電機的節(jié)電率55-58
• 4.4 本章小結58-60
• 第5章 結論60-61
• 參考文獻61-64
• 在學研究成果64-65
• 致謝65

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