【摘要】：高壓異步感應(yīng)電機(jī)具有可自行起動(dòng)的能力,但效率和功率因數(shù)較低,隨負(fù)載率變化經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍窄;永磁同步電機(jī)在寬的負(fù)載率下具有較高的效率和功率因數(shù),可在同步速運(yùn)行,而且功率密度大,但其起動(dòng)及穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過程中都需要變頻器控制。高壓自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)(HV-LS-PMSM)結(jié)合了高壓異步電機(jī)和永磁同步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn),成為當(dāng)前節(jié)能減排大環(huán)境下的佼佼者。針對(duì)HV-LS-PMSM的結(jié)構(gòu)、特性、參數(shù)以及設(shè)計(jì)上的問題進(jìn)行研究和分析,為實(shí)現(xiàn)HV-LS-PMSM對(duì)高壓異步電動(dòng)機(jī)的替代提供設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。對(duì)HV-LS-PMSM的特性及影響因素進(jìn)行了分析。在分析了起動(dòng)過程的發(fā)電制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和穩(wěn)態(tài)過程的最大電磁轉(zhuǎn)矩基礎(chǔ)上,得到電機(jī)的空載反電勢(shì)、凸極率是其主要影響因素,并給出了綜合起動(dòng)和穩(wěn)態(tài)性能的設(shè)計(jì)指標(biāo)。利用Taguchi正交方法研究了轉(zhuǎn)子槽參數(shù)對(duì)起動(dòng)性能的影響規(guī)律,分析轉(zhuǎn)子槽參數(shù)對(duì)起動(dòng)性能的影響比重,可以指導(dǎo)和優(yōu)化HV-LS-PMSM的設(shè)計(jì)。分析了定子沖片和定子繞組、氣隙、轉(zhuǎn)子沖片和轉(zhuǎn)子磁路選取原則,給出了不同永磁體和轉(zhuǎn)子槽的相對(duì)位置下極間漏磁系數(shù)的變化規(guī)律和數(shù)值。利用場(chǎng)路結(jié)合的方法,計(jì)算了電機(jī)參數(shù)、工作特性和起動(dòng)性能,完成了6kV和10K HV-LS-PMSM的系列電磁方案,就典型規(guī)格給出設(shè)計(jì)參數(shù)和結(jié)構(gòu)圖�；谟邢拊治隽薍V-LS-PMSM的穩(wěn)態(tài)性能和起動(dòng)性能,驗(yàn)證了電機(jī)在1.5、2.0、2.5、3.0倍于額定轉(zhuǎn)矩負(fù)載下具有較好的穩(wěn)定性能,在額定電壓、低于額定電壓7%或是高于額定電壓10%時(shí)電機(jī)良好的起動(dòng)性能;設(shè)計(jì)了電機(jī)定子繞組的絕緣結(jié)構(gòu),對(duì)定子繞組及絕緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行了電場(chǎng)分析,包括槽部電場(chǎng)、角部電場(chǎng)以及端部電場(chǎng),確認(rèn)了電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)的安全性。在設(shè)計(jì)和分析的基礎(chǔ)上制造了樣機(jī)并搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,結(jié)果表明電機(jī)具有很好的工作特性。
[Abstract]:High-voltage asynchronous induction motor has the ability of self-starting, but its efficiency and power factor are low, and its economic operating range is narrow with the load rate change; permanent magnet synchronous motor has high efficiency and power factor at a wide load rate, can operate at synchronous speed and high power density, but its starting and steady-state operation process requires frequency conversion. High-voltage self-starting permanent magnet synchronous motor (HV-LS-PMSM) combines the advantages of high-voltage asynchronous motor and permanent magnet synchronous motor, and becomes a leader in the current energy-saving and emission-reducing environment. The structure, characteristics, parameters and design problems of HV-LS-PMSM are studied and analyzed to realize the replacement of HV-LS-PMSM for high-voltage asynchronous motor. The characteristics and influencing factors of HV-LS-PMSM are analyzed. On the basis of analyzing the generation braking torque and the maximum electromagnetic torque in the steady-state process, the no-load back EMF of the motor is obtained. Salient ratio is the main influencing factor, and the design index of comprehensive starting and steady-state performance is given. The influence of rotor slot parameters on starting performance is studied by orthogonal method, and the proportion of rotor slot parameters on starting performance is analyzed, which can guide and optimize the design of HV-LS-PMSM. The selection principles of stator punch and stator winding, air gap, rotor punch and rotor magnetic circuit are analyzed, and the relative positions of different permanent magnets and rotor slots are given. Variation law and numerical value of magnetic flux leakage coefficient between poles.Using the method of combining field with circuit,the parameters,working characteristics and starting performance of the motor are calculated.A series of electromagnetic schemes of 6kV and 10KHV-LS-PMSM are completed.The design parameters and structure diagrams are given for typical specifications.The steady-state performance and starting performance of HV-LS-PMSM are analyzed based on finite element method,and the motor is verified. It has good stability under 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 times rated torque load, and good starting performance at rated voltage, 7% below rated voltage or 10% above rated voltage. The insulation structure of stator winding is designed, and the electric field of stator winding and insulation structure is analyzed, including slot electric field, corner electric field and so on. The electric field at the end confirms the safety of the insulation structure of the motor. Based on the design and analysis, a prototype is manufactured and a test bench is set up for experiment. The field application of the motor is realized. The results show that the motor has good working characteristics.
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM341

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本文編號(hào)：2198003