本文關(guān)鍵詞：280kW高速感應電動機的設計與分析

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【摘要】：高速感應電機具有轉(zhuǎn)速高、功率密度大、幾何尺寸遠小于同功率常規(guī)電機等特點，可有效節(jié)約電磁材料。電機可以與高速負載直接相連，省去了機械變速裝置，可以減少噪聲和潤滑油污染。高速感應電機的設計與常速感應電機有很大不同，面臨著損耗計算、轉(zhuǎn)子機械強度分析、冷卻系統(tǒng)設計等一系列難題。本文針對高速感應電機設計中的這些關(guān)鍵問題做了如下幾方面工作： 首先，分析了高速感應電機的工作原理和設計特點。分析了極數(shù)的選取原則，定轉(zhuǎn)子設計特點，電機各部分材料的選擇以及為了加強轉(zhuǎn)子強度所采取的措施，并對一臺280kW，12000rpm的高速感應電機進行了電磁方案比較，分析了轉(zhuǎn)子槽型、每槽導體數(shù)等對電磁特性的影響，在此基礎(chǔ)上確定了電磁設計方案，并運用有限元軟件對電機電磁特性進行仿真分析，驗證電機設計的合理性。 其次，在電磁設計的基礎(chǔ)上對包括鐵耗，銅耗，風摩損耗在內(nèi)的電機各部分損耗進行了分析和計算。在分析電機定子各處磁化軌跡特點的基礎(chǔ)上選擇合理的鐵耗計算模型對電機定子鐵耗進行計算，并應用有限元軟件對電機定轉(zhuǎn)子鐵耗進行了仿真，同時在分析了電機定轉(zhuǎn)子銅耗特點的基礎(chǔ)上對電機的定轉(zhuǎn)子銅耗進行了計算，并應用有限元軟件對電機的風摩損耗進行建模仿真，計算得到電機的風磨損耗。 此外，高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子要求電機轉(zhuǎn)子要具有較強的機械強度，因此本文對電機的轉(zhuǎn)子進行了機械強度分析。分別建立了圓形槽、水滴槽和平行槽三種不同的轉(zhuǎn)子模型。分析了轉(zhuǎn)子槽型、溫度、槽口高度對轉(zhuǎn)子應力的影響，最后對水滴槽轉(zhuǎn)子和平行槽轉(zhuǎn)子方案進行了優(yōu)化設計，分析了通過轉(zhuǎn)子槽型設計減小轉(zhuǎn)子應力的規(guī)律。 最后，基于傳熱學理論和電機結(jié)構(gòu)特點，設計了定轉(zhuǎn)子風冷、轉(zhuǎn)子風冷定子水冷兩套冷卻方案，并應用CFX模塊對電機進行模型建立并確定求解域，設定相應的邊界條件和各部分熱力學系數(shù)對電機進行了溫度場計算，，并研究了風速和轉(zhuǎn)子銅耗等對電機溫度場的影響。
【關(guān)鍵詞】：高速感應電動機 電磁 損耗 應力 溫度場
【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】：TM346
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 課題的目的及意義8
• 1.2 高速電機國內(nèi)外現(xiàn)狀8-11
• 1.2.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀8-10
• 1.2.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容11-13
• 第2章 高速感應電機的設計特點與方案對比13-23
• 2.1 引言13
• 2.2 定子設計特點13-15
• 2.2.1 極數(shù)的選擇14
• 2.2.2 定子材料的選擇14-15
• 2.2.3 定子槽的設計特點15
• 2.2.4 定子繞組的設計特點15
• 2.3 轉(zhuǎn)子設計特點15-18
• 2.3.1 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的選擇16
• 2.3.2 轉(zhuǎn)子疊片材料的選擇16
• 2.3.3 轉(zhuǎn)子槽型的設計16-17
• 2.3.4 導條材料的選擇17-18
• 2.3.5 端環(huán)的保護18
• 2.4 主要尺寸的確定18-19
• 2.5 不同轉(zhuǎn)子槽型的對比分析19-20
• 2.6 不同匝數(shù)的方案比較20
• 2.7 基于 Ansoft 的電磁特性仿真20-22
• 2.8 本章小結(jié)22-23
• 第3章 高速感應電機的損耗計算23-36
• 3.1 鐵耗的計算23-30
• 3.1.1 鐵耗的產(chǎn)生機理23
• 3.1.2 鐵耗計算方法23-26
• 3.1.3 高速感應電機鐵耗計算26-30
• 3.2 銅耗的計算30-31
• 3.3 風摩損耗的計算31-35
• 3.3.1 風摩損耗基本理論32
• 3.3.2 風摩損耗計算方法32-33
• 3.3.3 風摩損耗的流體場分析與計算33-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第4章 高速感應電機轉(zhuǎn)子強度分析36-45
• 4.1 不同槽型轉(zhuǎn)子的應力分析36-39
• 4.2 溫度對轉(zhuǎn)子應力的影響39-41
• 4.3 槽口高度對應力和電磁性能的影響41-42
• 4.4 轉(zhuǎn)子槽型的優(yōu)化設計42-44
• 4.5 本章小結(jié)44-45
• 第5章 高速感應電機冷卻系統(tǒng)設計與溫度場分析45-56
• 5.1 電機傳熱的基本理論45-47
• 5.2 不同冷卻方案的設計47-48
• 5.3 散熱系數(shù)的求解48-49
• 5.4 不同冷卻方案的溫度場比較與分析49-51
• 5.5 入口處風速對電機溫度場的影響51-54
• 5.6 轉(zhuǎn)子銅耗對電機溫度場的影響54-55
• 5.7 本章小結(jié)55-56
• 第6章 結(jié)論56-58
• 參考文獻58-61
• 在學研究成果61-62
• 致謝62

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 孔曉光;王鳳翔;徐云龍;邢軍強;;高速永磁電機鐵耗的分析和計算[J];電機與控制學報;2010年09期

2 王鳳翔;;高速電機的設計特點及相關(guān)技術(shù)研究[J];沈陽工業(yè)大學學報;2006年03期

3 王繼強;馬俊強;李連春;;高速永磁電機轉(zhuǎn)子護套強度分析[J];沈陽化工學院學報;2009年01期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 周鳳爭;高速永磁無刷直流電機轉(zhuǎn)子渦流損耗的研究[D];浙江大學;2008年

本文編號：1106133