真空泵類負(fù)載電機(jī)在工作時會遇到直排大氣的情況,真空泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速會迅速下降甚至停機(jī),使系統(tǒng)真空度下降影響產(chǎn)品質(zhì)量,因此需要提高電機(jī)的抗沖擊能力。目前真空泵用驅(qū)動電機(jī)通常使用F/V控制,這種控制方式的動態(tài)特性較差,面對沖擊載荷作用時系統(tǒng)穩(wěn)定性較低。針對這種狀況,設(shè)計了一臺真空泵用屏蔽式變頻異步電動機(jī),并開發(fā)了控制系統(tǒng),對其在沖擊載荷時的失速特性進(jìn)行研究;并提出一種變繞組匝數(shù)的方式進(jìn)一步短時提升真空泵用變頻異步電動機(jī)的抗沖擊能力。首先,通過對電機(jī)本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化提升電機(jī)的抗沖擊能力。針對一臺1.9kW的真空泵用屏蔽式變頻異步電動機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,以提升電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。使用商業(yè)軟件分析電機(jī)參數(shù),在二維場進(jìn)行電磁仿真。針對其最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,以提升電機(jī)抗沖擊能力。并對原型機(jī)進(jìn)行額定負(fù)載溫升實驗、恒頻負(fù)載特性實驗和變頻調(diào)速特性實驗,驗證電機(jī)設(shè)計方案的合理性。其次,在真空泵系統(tǒng)的控制方式上對比分析兩種控制方式對電機(jī)抗沖擊能力的影響。為了控制系統(tǒng)模型的建立,將真空泵用屏蔽式變頻異步電機(jī)進(jìn)行等效化處理。屏蔽套的加入使屏蔽式變頻異步電機(jī)的T型等效電路區(qū)別于普通異步電機(jī)。建立基于PI控制器的模型參考自... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：52 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

羅茨真空泵的工作原理圖

第2章真空泵用變頻異步電機(jī)抗沖擊能力及實驗7其結(jié)構(gòu)，圖2.1為真空泵用變頻異步電機(jī)的三維模型。圖2.1真空泵用變頻異步電機(jī)結(jié)構(gòu)Fig.2.1Structureofvariablefrequencyasynchronousmotorforvacuumpump圖2.1中電機(jī)包括機(jī)殼、水道、定子鐵心、屏蔽套、定子繞組、轉(zhuǎn)子鐵心、鼠籠以及轉(zhuǎn)軸8部分。結(jié)構(gòu)簡單，與普通異步電機(jī)的區(qū)別只在安裝屏蔽套的位置�？梢钥闯銎帘翁状嬖谟诙�、轉(zhuǎn)子中間，將兩部分隔離，使所傳輸?shù)慕橘|(zhì)或空氣無法進(jìn)入到真空腔體中，使真空環(huán)境得到保障，減小系統(tǒng)的漏氣速率。2.2真空泵用變頻異步電機(jī)電磁設(shè)計2.2.1電磁場理論電機(jī)內(nèi)部包含多種介質(zhì)，屬性各不相同，電磁場在其中的分布情況是必須討論的問題。分析電磁場的Maxwell方程組如式（2.2）所示[24]。0div0divrotrotDBtBEJH(2.2)式（2.2）中，H為磁場強(qiáng)度，單位為m/A；J為傳導(dǎo)電流密度，單位為2m/A，E為電場強(qiáng)度，單位為m/V；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位為T；D為電位移，單位為2m/C。在電機(jī)軸向磁場的研究中，應(yīng)用Maxwell方程組，選用圓柱坐標(biāo)系，電機(jī)軸向電磁場的散度和旋度用式（2.3）表示：

第2章真空泵用變頻異步電機(jī)抗沖擊能力及實驗9異步電機(jī)高可靠性的優(yōu)點同樣廣泛應(yīng)用于真空泵用驅(qū)動電機(jī)中，因此針對現(xiàn)有的1.9kW真空泵用變頻異步電機(jī)進(jìn)行抗沖擊能力的優(yōu)化設(shè)計，使其在真空泵領(lǐng)域的應(yīng)用更加可靠和廣泛。下面給出原型機(jī)的電機(jī)參數(shù)，并針對最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)進(jìn)行專項優(yōu)化。1.9kW原型機(jī)的電機(jī)參數(shù)為：額定功率kW9.1NP，額定電壓340VNU，額定頻率f80Hz，效率%9.80，功率因數(shù)802.0cos，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)2.8，F(xiàn)級絕緣，冷卻方式為水冷。根據(jù)原型機(jī)的電機(jī)參數(shù)，在商業(yè)有限元軟件中進(jìn)行仿真計算。在二維磁場中繪制真空泵用屏蔽式變頻異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，如圖2.2所示。在電機(jī)定、轉(zhuǎn)子間加入屏蔽套，屏蔽套靠近定子側(cè)，將轉(zhuǎn)子部分與定子部分、機(jī)殼相隔開，以防外界空氣進(jìn)入到真空環(huán)境中，保證真空泵腔體的真空度。圖2.2真空泵用屏蔽式變頻異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖Fig.2.2Structuralchartofcannedinductionmotorforvacuumpump參考異步電機(jī)的設(shè)計步驟和方法，針對最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)的提高，在二維磁場中進(jìn)行仿真計算。將各個部分材料屬性添加到軟件中，其中屏蔽套選取不導(dǎo)磁材料Sus304，定轉(zhuǎn)子沖片選取DW310硅鋼片，轉(zhuǎn)子選取鑄鋁鼠籠結(jié)構(gòu)。電機(jī)設(shè)計的部分參數(shù)如下表2.1所示。表2.1真空泵用屏蔽式變頻異步電動機(jī)設(shè)計參數(shù)Tab.2.1Electromagneticdesignparametersofcannedinductionmotor參數(shù)數(shù)值額定頻率/Hz80定子外徑/mm113定子內(nèi)徑/mm62氣隙長度/mm0.5屏蔽套厚度/mm0.4轉(zhuǎn)子內(nèi)徑/mm24鐵心長度/mm85

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：2937271