【摘要】：隨著社會的快速發(fā)展,人們對能源的需求越來越高。針對油田游梁式抽油機的效率低、維護困難等問題,本文提出用半直驅(qū)軸向磁通永磁電機直接替代原系統(tǒng)的三相感應(yīng)電機、皮帶及減速機構(gòu)。根據(jù)現(xiàn)場工作環(huán)境和空間,設(shè)計了軸向磁通永磁電機。由于電機轉(zhuǎn)矩大,需要增加轉(zhuǎn)子強度,進而要求增加永磁體厚度。針對增加轉(zhuǎn)子強度出現(xiàn)的反電動勢過大和永磁體浪費等問題,提出軸向磁通永磁電機采用夾心轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。針對夾心轉(zhuǎn)子軸向磁通永磁電機進行以下幾方面的研究:首先,查閱軸向磁通永磁電機拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、氣隙磁密計算、溫升和損耗的計算方法的相關(guān)文獻,并查閱關(guān)于新型材料在軸向磁通永磁電機中運用的文獻。其次,針對油田抽油機用的驅(qū)動電機,設(shè)計了一臺軸向磁通永磁電機。其中,研究了不同槽極配合下電機的性能,運用線圈星形矢量法對電機繞組進行分相設(shè)計。計算得到永磁體的厚度,并對轉(zhuǎn)子強度進行計算,調(diào)整了軸向磁通永磁電機轉(zhuǎn)子的厚度,即永磁體厚度。運用Ansys Maxwell軟件對設(shè)計的電機建模仿真,得到電機反電動勢、齒槽轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩等電機性能。然后,針對永磁體厚度大帶來永磁材料浪費的現(xiàn)象,提出夾心轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),原本一塊永磁體分為三塊,中間那塊永磁體用導(dǎo)磁材料代替。用解析法計算氣隙磁密與轉(zhuǎn)子夾心厚度的關(guān)系,并用有限元法進行驗證,得到氣隙磁密與轉(zhuǎn)子夾心厚度的關(guān)系,得到夾心厚度為10mm時為最優(yōu)方案。對夾心轉(zhuǎn)子軸向磁通永磁電機建模仿真,其仿真結(jié)果符合設(shè)計要求。最后,針對永磁體渦流損耗太大,分析了永磁體渦流損耗產(chǎn)生的原理,運用分塊的方法減少永磁體渦流損耗。分別對永磁體周向和徑向分塊進行研究,得到周向分塊比徑向分塊效果更好的結(jié)論。周向分為4塊的基礎(chǔ)上,在徑向進行分塊,其效果不明顯。最終,永磁體采用周向分為4塊的方案,對永磁體的渦流進行減少。通過有限元仿真,永磁體采用分塊的軸向磁通電機與沒有分塊的進行比較,永磁體渦流損耗減少了,而負(fù)載轉(zhuǎn)矩和反電動勢等性能均沒有減弱。
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM351
【圖文】：

（a）轉(zhuǎn)子盤模型 （b）轉(zhuǎn)子盤模型剖分圖圖 2.2 轉(zhuǎn)子盤仿真模型Fig. 2.2 Rotor disk simulation model圖 2.3 所示轉(zhuǎn)子厚度為 15mm 時的形變云圖，圖中可以清晰的看到在轉(zhuǎn)是紅色其形變?yōu)?1.4mm，設(shè)計的夾心轉(zhuǎn)子軸向磁通永磁電機氣隙為 2.25m

13圖 2.3 轉(zhuǎn)子厚度 15mm 形變仿真圖Fig. 2.3 Simulation of rotor thickness 15mm deformation

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