【摘要】：在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的現(xiàn)階段,能源危機(jī)嚴(yán)重,如何降低能耗,提高效率,成為各國(guó)積極研究的課題。非晶材料具有高磁導(dǎo)率、低損耗的優(yōu)勢(shì),將其應(yīng)用于電磁裝置能夠提升效率,降低能耗。高速電機(jī)中采用非晶材料時(shí),其效率明顯高于硅鋼電機(jī),但是在非高速電機(jī)中非晶材料的優(yōu)勢(shì)是否仍然存在,還有待研究。本文針對(duì)采用非晶和硅鋼時(shí)對(duì)電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)向泵用永磁同步電動(dòng)機(jī)的性能影響展開了對(duì)比研究。首先,依據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)了一臺(tái)1.5kW永磁同步電動(dòng)機(jī),定、轉(zhuǎn)子鐵心均采用硅鋼,編寫了永磁同步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算程序,計(jì)算了該電機(jī)的參數(shù)及運(yùn)行性能。使用RMxprt軟件對(duì)電機(jī)的主要性能參數(shù)進(jìn)行了校核,驗(yàn)證了電磁計(jì)算程序的有效性。其次,為了研究非晶材料和硅鋼材料對(duì)電機(jī)的性能影響,在結(jié)構(gòu)和繞組參數(shù)不變情況下,采用電磁場(chǎng)有限元軟件,在空載磁場(chǎng)以及負(fù)載磁場(chǎng)下進(jìn)行了性能比較。提出了三種方案,第一種方案定、轉(zhuǎn)子均采用硅鋼;第二種方案為定子鐵心用非晶,轉(zhuǎn)子鐵心用硅鋼;第三種方案為定、轉(zhuǎn)子均采用非晶。分析了三種方案下電機(jī)的性能,硅鋼電機(jī)的效率低于非晶電機(jī);并且對(duì)比了兩臺(tái)非晶電機(jī),發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子采用非晶無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)。此外對(duì)比了定子鐵心采用非晶材料的非晶電機(jī)和硅鋼電機(jī)在50Hz～300Hz頻率變化范圍內(nèi)的性能,分析了電流、轉(zhuǎn)矩、鐵損及效率隨頻率變化的趨勢(shì)。再次,為了驗(yàn)證有限元仿真結(jié)果的正確性,搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái),針對(duì)上述定子采用非晶材料電機(jī)和硅鋼電機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在非高速下非晶電機(jī)效率仍高于硅鋼電機(jī),與有限元分析結(jié)果相近。最后,為充分利用非晶材料優(yōu)勢(shì),使用粒子群優(yōu)化算法對(duì)電機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。選取電機(jī)定子槽型尺寸、永磁體尺寸等為優(yōu)化變量,將電機(jī)效率、重量作為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行了計(jì)算,提出了一套優(yōu)化方案。
【圖文】：

逡逑ＱＣ逡逑圖２－１定子槽型逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｓｌｏｔ邋ｔｙｐｅ邋ｏｆ邋ｓｔａｔｏｒ逡逑在中、小功率的電機(jī)中，電樞繞組導(dǎo)線通常使用圓形導(dǎo)線，其截面積較小，逡逑此時(shí)各定子齒截面中定子槽高位置的磁密可近似認(rèn)為相等。在大功率電機(jī)中往往逡逑使用矩形導(dǎo)線，其截面積較大，采用矩形平行槽以方便矩形繞組安放，此時(shí)定子逡逑各齒截面中槽高位置的磁密隨齒寬變化而變化［４４］。逡逑在槽型設(shè)計(jì)中常采用的原則是盡量選擇平底槽，避免過(guò)大的漏磁系數(shù)［４５］。本設(shè)逡逑計(jì)采用平行齒梯形槽結(jié)構(gòu)。逡逑２．１．２．３定子繞組設(shè)計(jì)逡逑在電機(jī)電樞繞組設(shè)計(jì)方面，通常是根據(jù)電機(jī)的極、槽數(shù)配合來(lái)進(jìn)行合理布線。逡逑為減少繞組端部長(zhǎng)度，提高導(dǎo)線利用率，本設(shè)計(jì)采用雙層繞組分?jǐn)?shù)槽集中式結(jié)構(gòu)，逡逑節(jié)省繞組材料。電機(jī)定子槽數(shù)較少，槽利用率氋，線圈端部長(zhǎng)度減小，使得繞組逡逑電阻減小

Ａ＇逡逑圖２－２槽電勢(shì)相量星圖逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｓｌｏｔ邋ｐｏｔｅｎｔｉａｌ邋ｐｈａｓｏｒ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑三相繞組在槽中排列如下表所示逡逑表２－１電機(jī)各相繞組排列逡逑邐Ｔａｂ．２－１邋Ｗｉｎｄｉｎｇ邋ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ邋ｏｆ邋ｍｏｔｏｒ邐逡逑槽數(shù)邋１邐２３４５６７８９邐１０邐１１邐１２逡逑上層邋ＡＢＣＡＣＡＢＣＢＣＡＢ逡逑下層邋Ｂ．邋Ｃ￣邋Ａ－邋Ｃ￣邋Ａ－邋Ｂ－邋Ｃ￣邋Ｂ￣邋Ｃ￣邋Ａ＇邋Ｂ．邋Ａ￣逡逑１０逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM341

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2710029