本文關(guān)鍵詞：起重機用永磁同步電機的熱計算與設計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：直驅(qū)式起重機用永磁同步電機改變傳統(tǒng)起重機機械結(jié)構(gòu)，降低驅(qū)動系統(tǒng)體積且避免了減速機的維護復雜，使系統(tǒng)的整體效率有所提高。但永磁電機作為起重機裝置的一部分，要求其轉(zhuǎn)速低、極數(shù)多，以及電機細長型等一系列特殊結(jié)構(gòu)，造成電機散熱條件有限，必須通過瞬態(tài)溫度場計算永磁電機的溫升分布和局部過熱點，采取有效的冷卻結(jié)構(gòu)降低溫升和消除局部過熱點，使電機達到高效率、高功率密度。論文主要包括以下幾個方面： 首先，本文對采用S3工作制的直驅(qū)式起重機用永磁同步電機進行了瞬態(tài)溫度場計算，建立了在特殊工作制下PMSM的三維瞬態(tài)溫度場求解模型，運用有限元法對電機三維瞬態(tài)溫度場進行了計算，分析了靜態(tài)溫度場參數(shù)化計算、瞬態(tài)溫度場計算對電機溫度場準確性的影響。通過樣機試驗與計算結(jié)果的對比，證明熱源時變加載的科學性，并為特殊工況電機的溫度場計算提供了參考依據(jù)。 其次，在綜合考慮電機主要發(fā)熱源分布位置與電機結(jié)構(gòu)的基礎上，論文為起重機用永磁同步電機設計了幾套通風冷卻系統(tǒng)方案，運用有限體積法對提出的冷卻方案進行了三維流動與傳熱耦合計算，并對計算結(jié)果進行了對比分析，最后在兼顧電機的防護等級、工藝和成本的基礎上，選定了起重機的冷卻方案。 最后，設計了一臺額定轉(zhuǎn)矩為5108N·m、額定功率為9.79kW起重機用永磁同步電機，電機采用外轉(zhuǎn)子與起重機卷筒一體化，以取代傳統(tǒng)的起重機采用的感應電機—減速機的驅(qū)動系統(tǒng)。在設計過程中，本文對起重機用永磁同步電機的主要尺寸、氣隙長度、轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)、極槽配合、永磁極弧因數(shù)等進行了對比分析，通過對電機參數(shù)的合理選擇，起重機用永磁同步電機滿足了設計要求。
【關(guān)鍵詞】：起重機用永磁同步電機 瞬態(tài)溫度場 冷卻系統(tǒng) S3工作制
【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】：2015
【分類號】：TM341;TH21
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-14
• 1.1 課題的背景和意義8
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-12
• 1.2.1 熱計算研究現(xiàn)狀8-10
• 1.2.2 電機通風系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.3 起重機用低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電機技術(shù)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 課題的主要研究內(nèi)容12-14
• 第2章 起重機用永磁同步電機的冷卻系統(tǒng)14-26
• 2.1 數(shù)學模型的建立14-16
• 2.1.1 標準κ-ε紊流數(shù)學模型14
• 2.1.2 質(zhì)量守恒方程與動量守恒方程14-15
• 2.1.3 能量方程和熱傳導方程15-16
• 2.2 基本假設與邊界條件16
• 2.2.1 基本假設16
• 2.2.2 邊界條件16
• 2.3 起重機用 PMSM 的冷卻方式的選取16
• 2.4 冷卻系統(tǒng)設計16-24
• 2.4.1 空心軸強迫風冷設計方案17-18
• 2.4.2 端蓋引風、定子內(nèi)部開通風道設計方案18-20
• 2.4.3 端蓋引風、定子開徑向通風道設計方案20-21
• 2.4.4 軸內(nèi)引風、定子內(nèi)部開通風道設計方案21-24
• 2.5 本章小結(jié)24-26
• 第3章 起重機用外轉(zhuǎn)子 PMSM 全域三維瞬態(tài)溫度場數(shù)值計算與分析26-41
• 3.1 起重機用 PMSM 三維瞬態(tài)溫度場數(shù)學模型26-30
• 3.1.1 求解區(qū)域與邊界條件26-28
• 3.1.2 導熱系數(shù)的確定28
• 3.1.3 定轉(zhuǎn)子間流熱耦合等效處理28-29
• 3.1.4 定子繞組等效導熱模型29
• 3.1.5 散熱系數(shù)的確定29-30
• 3.2 熱源的確定30-31
• 3.2.1 電樞繞組銅耗30
• 3.2.2 軸承損耗計算30-31
• 3.2.3 定子鐵心損耗計算31
• 3.3 釹鐵硼永磁體渦流損耗計算31-32
• 3.4 S3 工作制電機的溫度場計算32-39
• 3.4.1 靜態(tài)溫度場參數(shù)化計算33-35
• 3.4.2 瞬態(tài)溫度計算35-37
• 3.4.3 樣機溫升實驗37
• 3.4.4 溫度場計算結(jié)果對比分析37-39
• 3.5 本章小結(jié)39-41
• 第4章 電機設計41-54
• 4.1 起重機用電機主要外形尺寸設計41-42
• 4.2 轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)選擇42-44
• 4.3 電機的極槽配合44-45
• 4.4 氣隙長度選取45-49
• 4.549-51
• 4.5.1 永磁體材料的選取49
• 4.5.2 永磁體寬度的選取49-50
• 4.5.3 永磁體厚度的確定50
• 4.5.4 永磁體形狀優(yōu)化50-51
• 4.6 電磁場的計算51-52
• 4.7 本章小結(jié)52-54
• 第5章 結(jié)論54-55
• 參考文獻55-57
• 在學研究成果57-58
• 致謝58

【參考文獻】

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本文編號：388936