不同转子结构高速感应电机机械与电磁特性对比分析

论文摘要

高速电机由于具有转速高、尺寸小、功率密度大、效率高等优点,所以高速电机的研究目前正在成为国际电工领域的研究热点。由于转速高,转子将会受到很大的离心力,在机械性能方面强于永磁电机。同时,感应电机的电磁性能优于磁阻电机,所以把感应电机应用于高速方面是很有实际意义的。针对高速电机转速高、频率高的特点,本文主要进行以下几方面的研究:首先对所要分析的四种转子结构的高速感应电机进行基本尺寸的确定。然后采用Ansys有限元软件对四种实心转子感应电机进行机械强度的对比分析,并按机械性能的优劣对不同转子结构感应电机进行了排序。对其中机械性能最好的实心钢转子高速感应电机进行了临界转速的计算。采用Ansoft对高速感应电机进行电磁场分析,对采用相同定子尺寸、不同转子结构的高速感应电机的定子绕组电流,起动转矩和转速等重要电磁参数进行了对比。并对四种电机的定子铁耗、定子铜耗和转子损耗进行了有限元分析和计算。通过电机在电磁方面的对比分析,按照电磁性能的优劣对不同转子结构高速感应电机进行了排序。由于高频的影响,工频定子铁心损耗的计算方法已不再适合于高速电机,其材料参数也将发生变化。对采用混合式铁心叠压方式的硅钢片进行铁心损耗试验,来测量定子铁心在高频下的损耗系数,这样可以对高速感应电机定子铁耗进行更加准确的计算。由于高速电机体积小、功率密度大,电机如果需要长时间运行时,其温升是一个需要解决的关键问题,本文针对所设计的高速感应电机的定子结构采用热路法进行了初步的温升计算。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 高速电机的应用前景
• 1.3 高速电机的发展现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本文的研究内容
• 第二章 高速感应电机转子结构的选取与基本尺寸的确定
• 2.1 高速电机形式的选取
• 2.2 高速感应电机不同转子结构形式
• 2.3 不同转子结构高速感应电机的基本尺寸确定
• 2.4 本章小结
• 第三章 不同转子结构高速感应电机机械特性的对比分析
• 3.1 转子强度分析
• 3.2 不同转子结构高速感应电机转子强度的对比分析
• 3.3 高速感应电机临界转速的计算
• 3.4 非接触轴承在高速感应电机中的应用
• 3.5 本章小结
• 第四章 不同转子结构高速感应电机电磁特性的对比分析
• 4.1 不同转子结构高速电机主要电磁参数的对比分析
• 4.1.1 高速感应电机的Ansoft电磁场分析
• 4.1.2 不同转子结构高速感应电机的电磁性能分析
• 4.2 定子铁耗测量
• 4.2.1 定子铁耗试验原理
• 4.2.2 使用DL1S40L型示波器的特殊说明
• 4.2.3 损耗系数的确定
• 4.2.4 频率指数α的确定
• 4.3 高速感应电机转子铁耗计算
• 4.3.1 实心转子与叠片转子损耗计算的对比分析
• 4.3.2 实心转子铁耗计算
• 4.4 高速感应电机铜耗计算
• 4.5 不同转子结构高速感应电机损耗的对比分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 高速感应电机的温升计算
• 5.1 传热的基本定律
• 5.2 高速感应电机定子的热路分析
• 5.2.1 定子热阻计算
• 5.2.2 定子稳态平均温升计算
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢