大功率自起动永磁同步电动机设计

论文摘要

自起动永磁同步电动机拥有鼠笼绕组,能实现自行起动,而内置永磁体提供磁通及产生同步转矩,使得电机稳定运行时为同步电动机。这就减少了励磁电流,当单位功率因数时,无需励磁电流,从而减小了定子电流及相应损耗,而在转子上几乎无电流及铜耗。因此与传统的感应电动机相比,具有效率高、功率因数高的优点。当今能源日益紧张,自起动永磁同步电动机具有广泛的应用前景。本课题目标是设计一台应用于风机、水泵的250kw自起动永磁同步电动机,取代原有同容量的鼠笼式异步电动机。本文先采用等效磁路法和有限元法相结合的方法来设计电机,从而在原有的异步电机基础上进一步确定了电机的设计方案,最后通过有限元仿真对电机的性能进行分析,结果表明设计满足要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 永磁材料的发展
• 1.2.2 永磁电机的研究现状
• 1.2.3 自起动永磁同步电动机研究现状
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 第二章 自起动永磁同步电动机的工作原理
• 2.1 自起动永磁同步电动机的基本结构
• 2.1.1 总体结构
• 2.1.2 转子结构
• 2.2 自起动永磁同步电动机稳态运行
• 2.2.1 电压方程及向量图
• 2.2.2 运行特性
• 2.3 起动过程分析
• 2.3.1 起动过程中的电机转矩
• 2.3.2 牵入同步速
• 2.4 本章小结
• 第三章 等效磁路法
• 3.1 传统电机设计
• 3.1.1 磁路计算基本原理
• 3.1.2 电磁设计的主要步骤
• 3.2 自起动永磁同步电动机采用等效磁路法设计
• 3.2.1 永磁同步电机设计步骤
• 3.3 matlab设计自起动永磁同步电动机与计算实例
• 3.4 本章小结
• 第四章 有限元分析电机
• 4.1 有限元的基本理论
• 4.1.1 泛函及变分原理
• 4.1.2 麦克斯韦方程
• 4.1.3 电机非线性边界问题模型
• 4.2 电机有限元方程的建立
• 4.2.1 条件变分问题
• 4.2.2 剖分和插值
• 4.2.3 变分问题离散化及总体合成
• 4.2.4 各种边界条件处理
• 4.3 电机的电路模型
• 4.3.1 定子绕组电流
• 4.3.2 转子导条电流
• 4.3 场路耦合法分析电机运动
• 4.3.1 场路耦合法
• 4.3.2 场路耦合法分析电机动态过程
• 4.3.3 场路耦合求解步骤
• 4.4 Ansoft Maxwell 2D分析异步电动机
• 4.4.1 Ansoft RMxprt & Maxwell 2D简介
• 4.4.2 Ansoft Maxwell 2D仿真
• 4.5 本章小结
• 第五章 设计方案
• 5.1 引言
• 5.2 设计方法
• 5.2.1 传统设计——等效磁路法
• 5.2.2 电磁场数值计算——有限元法
• 5.2.3 设计方法
• 5.3 设计方案
• 5.3.1 永磁体
• 5.3.2 定子冲片
• 5.3.3 定子绕组
• 5.3.4 气隙长度
• 5.3.5 转子冲片
• 5.3.5 转轴
• 5.3.6 散热孔
• 5.3.7 最后设计方案
• 5.4 等效磁路计算
• 5.4.1 永磁体等效
• 5.4.2 程序计算部分结果
• 5.5 电机性能分析
• 5.5.1 电机稳定运行性能仿真
• 5.5.2 电机起动性能
• 5.5.3 去磁校验
• 5.5.4 静磁场求解电枢反应电抗
• 5.6 本章小结
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 硕士学位期间发表（含录用）的学术论文
• 致谢