【摘要】：隨著綠色工業(yè)現(xiàn)代化的不斷發(fā)展,工業(yè)設(shè)備應(yīng)用對電機(jī)的技術(shù)要求也越來越高,永磁同步電機(jī)作為現(xiàn)代電機(jī)應(yīng)用中的新興驅(qū)動設(shè)備,憑借著優(yōu)異的性能,穩(wěn)定的運(yùn)行能力與高精度的控制方式,已逐漸替代傳統(tǒng)電勵磁電機(jī),被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)之中。尤其在工業(yè)設(shè)備輕量化的發(fā)展趨勢中,永磁同步電機(jī)體積要求越來越小,功率密度也越來越高,傳統(tǒng)永磁電機(jī)設(shè)計(jì)以無法滿足要求,采用高性能材料以場路結(jié)合的設(shè)計(jì)方法與仿真才是永磁同步電機(jī)的新設(shè)計(jì)思路。本文研究并設(shè)計(jì)的是一臺3.3kW工業(yè)用永磁同步電機(jī),額定轉(zhuǎn)速2000r/min,調(diào)速范圍廣,適用于多轉(zhuǎn)速下工作。設(shè)計(jì)采用高效能永磁材料與低損耗硅鋼片,配合先進(jìn)的工藝方法,并采用散熱膠灌封的方法降低電機(jī)溫升,提高電機(jī)性能,縮小電機(jī)體積,本設(shè)計(jì)順應(yīng)了現(xiàn)代工業(yè)電機(jī)高功率化與輕量化的發(fā)展趨勢。首先,綜述和分析了永磁同步電機(jī)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢,討論了永磁同步電機(jī)的幾種結(jié)構(gòu)形式與設(shè)計(jì)特點(diǎn),并對永磁同步電機(jī)的幾種分析計(jì)算方法進(jìn)行了對比研究。研究中分析了場路結(jié)合計(jì)算分析方法的設(shè)計(jì)優(yōu)勢,可通過Ansoft有限元分析軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)分析與驗(yàn)證,有效縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,提高設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性。其次,分析了永磁同步電機(jī)的基本原理,建立了永磁同步電機(jī)dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,分析電機(jī)等效電路,為電機(jī)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。同時結(jié)合永磁同步電機(jī)的技術(shù)指標(biāo)、外形尺寸要求與具體應(yīng)用環(huán)境及控制特點(diǎn),分析永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)與參數(shù)選取原則,以經(jīng)驗(yàn)值為依托,預(yù)估電磁負(fù)荷與電密,初步確定電機(jī)槽型、槽數(shù)、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式、永磁體極數(shù)、定子繞組形式、繞組熱負(fù)荷等參數(shù)。再次,采用磁路計(jì)算方法,對永磁同步電機(jī)的主要尺寸參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算,結(jié)合電磁場分析方法,借助Ansoft有限元分析軟件,對電機(jī)進(jìn)行建模與仿真。觀察電機(jī)的磁力線與磁密云圖,透過仿真結(jié)果對電機(jī)的空載磁場與負(fù)載磁場進(jìn)行分析,研究電機(jī)反電勢波形、轉(zhuǎn)矩、電流波形并觀察電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩波動,并對電機(jī)諧波進(jìn)行分析。同時以此為基礎(chǔ),通過改變永磁體的充磁方向,厚度尺寸參數(shù)、每槽定子繞組匝數(shù)、氣隙長度等,深入分析不同參數(shù)設(shè)計(jì)結(jié)果對電機(jī)性能產(chǎn)生的影響。最后,對永磁同步電機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試與分析,包括電機(jī)的負(fù)載性能測試、過載能力測試、反電勢波形測量、齒槽轉(zhuǎn)矩測試,不同負(fù)載、不同轉(zhuǎn)速下的運(yùn)行情況,對測試結(jié)果與磁路計(jì)算結(jié)果及仿真結(jié)果進(jìn)行三方面的比較與分析,研究設(shè)計(jì)誤差產(chǎn)生的原因,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了磁路計(jì)算與仿真分析的結(jié)果,證明了場路結(jié)合電機(jī)設(shè)計(jì)方法的準(zhǔn)確性。
【圖文】：

可達(dá)１０％；上海電器科學(xué)研究所研發(fā)的１．５ｋＷ？１６０ｋＷ高效永磁同步電機(jī)性能優(yōu)良，應(yīng)逡逑用廣泛。特別是近年來，我國已經(jīng)成功研發(fā)各種規(guī)格永磁同步電機(jī)，在電梯、紡織、數(shù)逡逑控機(jī)床、石油開采等行業(yè)已經(jīng)大規(guī)模使用，永磁同步電機(jī)在石油開采中的應(yīng)用如圖１．１逡逑所示。逡逑．Ｉｏｎ邐Ｉ逡逑U危諄ぃ浴巍，

本文編號：2542500