本文關鍵詞：非晶合金電機的電磁性能與定子振動研究

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【摘要】：非晶合金電機是一種新型高效節(jié)能電機,采用非晶合金制作電機定子鐵心,可以顯著降低定子鐵心損耗,減小鐵心溫升,對于緩解能源危機和環(huán)境問題有重要意義。電機噪聲與振動是衡量電機性能的重要指標,非晶合金硬度高,薄而脆,受機械振動的影響非常大,因此研究開發(fā)新型非晶合金電機,不僅需要關注其電磁性能和節(jié)能指標,還需要研究其振動變形和噪聲分布。本文首先基于某公司提供的Metglas2605SA1非晶合金材料相關性能參數(shù),利用ANSYS Maxwell軟件研究非晶合金作為定子鐵心材料對異步電機輸出特性的影響,結果表明非晶電機具有高效節(jié)能、重量輕的優(yōu)點,其空載損耗降低了83.6%。分析計算了電機的電磁場分布,獲取氣隙以及定子軛部磁密的時間和空間分布,求解氣隙部分的徑向電磁力波,通過傅里葉分析計算了其諧波分布。結果表明,采用非晶合金作為定子鐵心的三相異步電機相比硅鋼三相異步電機具有重量輕、損耗少、響應快的優(yōu)點。其次,利用ANSYS有限元軟件完成了非晶電機定子部分的三維建模,計算非晶定子鐵心振動的各階振型和固有頻率范圍,并與傳統(tǒng)硅鋼電機進行對比,發(fā)現(xiàn)非晶定子鐵心固有頻率明顯小于硅鋼鐵心。分析了鐵心長度和外徑尺寸對定子鐵心各階固有頻率的影響。最后,本課題進行了非晶定子鐵心的磁固耦合分析,采用ANSYS Maxwell與ANSYS Workbench的聯(lián)合仿真,將電磁力施加于定子齒表面,分析了非晶合金材料對定子電磁振動性能的影響,發(fā)現(xiàn)非晶電機的形變量大于硅鋼電機。進行了非晶電機和硅鋼電機的聲場分析,計算了兩種電機的聲壓和噪聲分布,發(fā)現(xiàn)非晶電機在周圍環(huán)境中的噪聲高于硅鋼電機。
【關鍵詞】：非晶合金電機 定子鐵心 電磁場 固有頻率 電磁振動
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM301
【目錄】：

• 摘要6-7
• 英文摘要7-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 非晶合金電機研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 非晶合金研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 非晶電機研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文主要研究內容13-15
• 第2章 非晶電機及其有限元分析的理論基礎15-23
• 2.1 非晶電機的節(jié)能原理15-16
• 2.2 電機電磁場的基本理論16-18
• 2.2.1 正弦時變電磁場的基本方程16-17
• 2.2.2 矢量磁位的邊界條件17-18
• 2.3 電磁場的有限元分析方法18-21
• 2.4 本章小結21-23
• 第3章 非晶電機的性能和磁場分析23-37
• 3.1 樣機模型和材料參數(shù)23-24
• 3.2 非晶電機性能計算24-29
• 3.2.1 非晶電機的耗材和運行參數(shù)25-26
• 3.2.2 非晶電機的工作特性26-27
• 3.2.3 鐵心長度對電機性能的影響27-29
• 3.3 非晶電機的電磁場有限元計算29-35
• 3.3.1 異步電機有限元模型的建立30-31
• 3.3.2 非晶電機和硅鋼電機的額定轉速運行比較31-35
• 3.4 本章小結35-37
• 第4章 非晶電機電磁力波的計算37-49
• 4.1 非晶電機氣隙磁場的解析計算37-41
• 4.1.1 定轉子繞組的合成磁動勢波的計算37-38
• 4.1.2 氣隙磁導的計算38-39
• 4.1.3 氣隙磁密的計算39-41
• 4.2 非晶電機的徑向電磁力波41-42
• 4.3 氣隙磁通密度的有限元計算42-46
• 4.4 非晶電機電磁力的有限元計算46-48
• 4.5 本章小結48-49
• 第5章 非晶電機的電磁振動與噪聲分析49-71
• 5.1 非晶電機定子部分的模態(tài)分析50-56
• 5.1.1 模態(tài)分析的定義和方法50-51
• 5.1.2 非晶定子鐵心的固有模態(tài),51-54
• 5.1.3 非晶電機定子結構的固有模態(tài)54-56
• 5.2 結構參數(shù)對定子固有頻率的影響56-57
• 5.2.1 外徑尺寸對非晶定子振動的影響56
• 5.2.2 鐵心長度對非晶定子振動的影響56-57
• 5.3 異步電機的磁固耦合理論57-59
• 5.4 非晶電機的諧響應分析59-63
• 5.4.1 動力學分析模型的建立及載荷的施加59
• 5.4.2 非晶電機的電磁振動分析59-63
• 5.5 非晶電機的電磁噪聲計算63-69
• 5.5.1 聲場分析基礎63-64
• 5.5.2 非晶電機的聲場仿真計算64-69
• 5.6 小結69-71
• 總結與展望71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻73-77
• 攻讀碩士學位期間的論文和科研成果77

【參考文獻】

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本文編號：979390