發(fā)布時間：2020-10-30 17:11

　　 高速電機優(yōu)點很多:功率密度大,材料用量少,成本低,提高了傳動裝置的效率,降低了噪聲污染等。以上這些優(yōu)點,使其在制冷系統(tǒng)、高速磨床設備、機械紡織等一些場合的應用前景非常被看好。同時這些優(yōu)點也帶來了很多技術難題,其與普通電機在設計方案上有很大的不同,本文以一臺額定功率為300kW,額定轉速為15000r/min的高速永磁同步電機為研究對象,對其電磁設計、轉子強度、損耗計算以及溫度場的計算進行了分析。主要研究內(nèi)容如下:(1)闡述了高速永磁同步電機的特點,然后對電機定子和轉子的結構進行設計。并根據(jù)其特點對電機的定子和轉子進行結構設計,其中包括定、轉子內(nèi)外徑的確定,鐵心長度的選擇,永磁體材料的選取,永磁電機極槽的配合,電機定子鐵心材料的選擇以及定子繞組的設計。運用Ansoft軟件對300kW、15000r/min的高速永磁同步電機的空載特性和及負載特性進行了分析。論證了電機設計的合理性。(2)對轉子各部分應力進行了理論分析與介紹,然后運用有限元軟件建立了轉子應力的二維分析模型。在對不同永磁體結構與采用不同護套的轉子各部分應力進行計算與分析后,得出最佳方案。最后,計算與分析了轉子應力在不同溫度,轉速,過盈量以及護套厚度下的變化趨勢。(3)高速電機的損耗主要包括定子鐵耗、定子繞組銅耗、渦流損耗和風摩損耗。電流諧波以及磁場的旋轉磁化對定子鐵耗影響很大,因此在鐵耗計算時要考慮其影響;定子繞組銅耗的計算需要通過公式法來解決。渦流損耗受諧波影響很大,通過建立諧波電流的有限元法,計算渦流損耗。由于高速電機的轉速遠遠高于普通電機,轉子風摩耗隨著轉速的增加變得越來越不可忽略,建立流體仿真模型,采用有限元法對轉子風摩耗進行了計算與分析。(4)在學習了流體運動理論的基礎上,對電機的冷卻系統(tǒng)進行了分析與設計,建立了合理的簡化電機模型并設置了相應的邊界條件。運用ANSYS軟件計算了電機采用不同護套時的溫度分布。最后分析了冷卻風速、入口風溫對電機溫升的影響。
【學位單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM341
【部分圖文】：

2.4 基于有限元的電磁特性仿真2.4.1 空載特性仿真應用Ansoft軟件對電機進行有限元仿真，仿真模型如圖2.1所示。從圖2.1中可以可以明顯看出在設計槽型尺寸的過程中為了電機的散熱系統(tǒng)而預留的風道。在有限元軟件的分析步驟中，我們?nèi)r間t=0.015s為參考。圖2.2為電機的磁力線分布圖，從圖中可以看出漏磁現(xiàn)象完全可以忽略。圖 2.3 為磁密云圖，可以得出結論，磁通密度在電機定子齒部，軛部以及氣隙處的分布均處在合理的范圍內(nèi)，理論上要求高速電機的最大磁通密度不能高于 1.8T，而圖中磁通密度的最大值為 1.6213T，小于最大值。圖2.4 為電機在空載狀態(tài)運行時電壓的反電勢波形，從對仿真結果的分析中我們可以得出結論其有效值均約為 375V

應用Ansoft軟件對電機進行有限元仿真，仿真模型如圖2.1所示。從圖2.1中可以可以明顯看出在設計槽型尺寸的過程中為了電機的散熱系統(tǒng)而預留的風道。在有限元軟件的分析步驟中，我們?nèi)r間t=0.015s為參考。圖2.2為電機的磁力線分布圖，從圖中可以看出漏磁現(xiàn)象完全可以忽略。圖 2.3 為磁密云圖，可以得出結論，磁通密度在電機定子齒部，軛部以及氣隙處的分布均處在合理的范圍內(nèi)，理論上要求高速電機的最大磁通密度不能高于 1.8T，而圖中磁通密度的最大值為 1.6213T，小于最大值。圖2.4 為電機在空載狀態(tài)運行時電壓的反電勢波形，從對仿真結果的分析中我們可以得出結論其有效值均約為 375V，滿足電機相電壓 380V 的性能要求。圖 2.5 為電機在空載狀態(tài)運行時電機氣隙中的磁通密度隨角度不斷變化的仿真結果

圖 2.1 高速電機的仿真模型 圖 2.2 磁力線分布Fig. 2.1 The simulation model of Fig. 2.2 The distribution of
【參考文獻】

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本文編號：2862771