长初级直线感应电动机的设计及其电磁场与温度场研究

论文摘要

直线电动机是一种将电能直接转换成直线运动机械能的电力传动装置,它与常用的旋转电机具有相似的工作原理,因此,原则上对于每一种旋转电机都有一种相应的直线电机。上世纪70年代以来,直线电机进入了独立的应用阶段,各类型的直线电机得到了迅速的应用推广。长初级直线感应电动机作为其中的一种,也在许多领域得到了应用,在少数特殊场合,长初级直线感应电动机更有其独特的优势。首先,在概述国内外直线感应电动机研究与应用现状的基础上,分析它的气隙磁场和设计特点,研究了直线感应电动机与旋转电机相比在等效电路上的差别,为电磁设计提供依据。在明确具体设计工作的前提下,确定电机设计方案,完成一台长初级直线感应电动机的电磁设计,并完成样机制造。其次,建立直线电机的电磁场模型,采用有限元法对电机的堵转运行过程进行数值分析,得到电机内的磁场分布,重点分析了气隙磁场和齿部磁场,计算了电机的起动推力和法向力,并对电机堵转运行情况进行了实验;最后分析了改变气隙大小对电机性能的影响,得到一些有益的结论。最后,在基本假设的情况下建立了直线电机瞬态温度场计算模型,给出了直线电机瞬态温度场的数学模型和边界条件,对直线电机堵转150s,停机自然冷却10min,第二次堵转150s时初级瞬态温度场进行了计算与分析。在三个过程中着重对关心节点以及温度沿齿顶处直线、轭部中间曲线和硅钢片高度方向进行了研究,此外对电机进行了瞬态温升实验,实验结果验证了计算的准确性,所得结论对解决工程实际问题和电机优化设计有一定的帮助作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 直线感应电动机的理论概述
• 1.2.1 直线电机的分类
• 1.2.2 直线感应电动机的结构及运行原理
• 1.3 国内外在该方向的研究现状及分析
• 1.3.1 国内外直线电机的研究现状
• 1.3.2 国内外电机瞬态温度场的研究现状
• 1.4 课题的主要研究内容
• 第2章 长初级直线感应电动机的基本理论与设计
• 2.1 长初级直线感应电动机的基本理论
• 2.1.1 长初级直线感应电动机的理论特点
• 2.1.2 长初级直线感应电动机的等效电路
• 2.1.3 直线感应电动机的设计特点
• 2.2 长初级直线感应电动机本体设计
• 2.3 本章小结
• 第3章 长初级直线感应电动机起动性能分析
• 3.1 直线感应电动机起动性能的有限元分析
• 3.1.1 瞬态电磁场基本理论
• 3.1.2 直线感应电动机模型的建立
• 3.1.3 电机实验与气隙磁密的测量
• 3.2 仿真计算与测试结果分析
• 3.3 气隙大小对电机性能的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 直线电机堵转过程初级瞬态温度场数值计算
• 4.1 直线电机初级瞬态温度场的数值计算
• 4.1.1 求解域模型的建立
• 4.1.2 初级槽部等效热模型的建立
• 4.1.3 电机温升实验
• 4.2 温度场计算结果与分析
• 4.2.1 堵转150 秒过程中初级温度场分析
• 4.2.2 停机自然冷却10 分钟过程初级的温度场分析
• 4.2.3 第二次堵转150 秒钟时初级的温度场分析
• 4.3 气隙变化对电机温度的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢