5.5kw異步起動永磁同步電機(jī)設(shè)計與仿真分析

1、分類號： 密 級： U D C： 學(xué) 號： 碩士學(xué)位論文 2017 年 5 月 20 日5.5kW 異步起動永磁同步電機(jī)設(shè)計與仿真分析 學(xué) 位 類 別： 全日制學(xué)術(shù)碩士 作 者 姓 名： 杜海堂 學(xué) 科、專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 研 究 方 向： 異步起動永磁同步電機(jī) 指 導(dǎo) 教 師： 劉輝 副教授 Design and

2、Simulation Analysis of 5.5kW Line-start Permanent Magnet Synchronous Motor 江西理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 I 摘 要 異步起動永磁同步電機(jī)與感應(yīng)電機(jī)整體設(shè)計相似， 永磁電機(jī)是在感應(yīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)子上安裝永磁體，可以依靠轉(zhuǎn)子導(dǎo)條產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)自起動。與感應(yīng)電機(jī)相比，異步起動永磁同步電機(jī)具有高功率因素、 高效率和寬的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍等優(yōu)點。 相比于感應(yīng)電機(jī)，異步起

3、動永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體結(jié)構(gòu)多樣，因此永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)種類較多。永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子磁路不對稱，導(dǎo)致傳統(tǒng)的設(shè)計理論和分析方法已難以對永磁電機(jī)進(jìn)行有效的分析，因此需要運(yùn)用其他科學(xué)理論和計算機(jī)的輔助下完成電動機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和磁路設(shè)計。但是，異步起動永磁同步電機(jī)在實際應(yīng)用當(dāng)中仍存在一些問題， 這主要是由電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子磁路不對稱造成的。本文主要從以下三個方面進(jìn)行研究，其主要研究內(nèi)容如下： 1.分析了異步起動永磁同步電機(jī)工作機(jī)理，主要包括了永磁電機(jī)的起動

4、特性、功率特性、轉(zhuǎn)矩特性、功角特性和齒槽轉(zhuǎn)矩等，并分析了影響永磁電機(jī)磁通、轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)和效率等的因素，為后續(xù)研究提供了理論依據(jù)。 2.對 5.5kW 異步起動永磁同步電機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)和磁路設(shè)計，其中結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括永磁電機(jī)的定轉(zhuǎn)子鐵心和齒槽、電樞繞組、槽數(shù)的配合、永磁體充磁方向長度、永磁體寬度以及永磁材料的選擇等；磁路設(shè)計主要包括空載漏磁系數(shù) 0 ? 、氣隙系數(shù) K? 和計算極弧系數(shù) i ? 的計算等； 3.以永磁體用量最少為目的， 利用

5、 Ansoft 仿真軟件對異步起動永磁同步電機(jī)進(jìn)行建模。首先分析了永磁體結(jié)構(gòu)分別為 W、U 和 V 型的永磁電機(jī)空載運(yùn)行時，根據(jù)永磁電機(jī)的磁力線分布、氣隙磁密、漏磁系數(shù)和齒槽轉(zhuǎn)矩等變化特點，從而選擇了 W 和 U 型永磁電機(jī)；其次根據(jù)電機(jī)空載運(yùn)行的分析，對選擇的 W 和 U 型的永磁電機(jī)，進(jìn)一步分析對比了它們空載起動和負(fù)載起動特性，最終選擇了 W 型結(jié)構(gòu)永磁電機(jī)；最后改變 W型永磁電機(jī)永磁體的尺寸， 以永磁體用量最少為優(yōu)化目標(biāo)， 進(jìn)行仿