基于ANSOFT永磁同步電機(jī)電磁設(shè)計(jì)及性能研究.pdf

1、專(zhuān)業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文基于ANSOFT永磁同步電機(jī)電磁設(shè)計(jì)及性能研究ElectromagneticDesignandPerformanceStudyofPermanentMagnetSynchronousMotorBasedonAnsoft學(xué)號(hào)：41309010大連理工大學(xué)DaliaIlUniVerSityofTechnology大連理工大學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文摘要隨著綠色工業(yè)現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，工業(yè)設(shè)備應(yīng)用對(duì)電機(jī)的技術(shù)要求也越來(lái)越高，永磁

2、同步電機(jī)作為現(xiàn)代電機(jī)應(yīng)用中的新興驅(qū)動(dòng)設(shè)備，憑借著優(yōu)異的性能，穩(wěn)定的運(yùn)行能力與高精度的控制方式，已逐漸替代傳統(tǒng)電勵(lì)磁電機(jī)，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)之中。尤其在工業(yè)設(shè)備輕量化的發(fā)展趨勢(shì)中，永磁同步電機(jī)體積要求越來(lái)越小，功率密度也越來(lái)越高，傳統(tǒng)永磁電機(jī)設(shè)計(jì)以無(wú)法滿(mǎn)足要求，采用高性能材料以場(chǎng)路結(jié)合的設(shè)計(jì)方法與仿真才是永磁同步電機(jī)的新設(shè)計(jì)思路。本文研究并設(shè)計(jì)的是一臺(tái)33kW工業(yè)用永磁同步電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速2000r／min，調(diào)速范圍廣，適用于多轉(zhuǎn)速下工作

3、。設(shè)計(jì)采用高效能永磁材料與低損耗硅鋼片，配合先進(jìn)的工藝方法，并采用散熱膠灌封的方法降低電機(jī)溫升，提高電機(jī)性能，縮小電機(jī)體積，本設(shè)計(jì)順應(yīng)了現(xiàn)代工業(yè)電機(jī)高功率化與輕量化的發(fā)展趨勢(shì)。首先，綜述和分析了永磁同步電機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，討論了永磁同步電機(jī)的幾種結(jié)構(gòu)形式與設(shè)計(jì)特點(diǎn)，并對(duì)永磁同步電機(jī)的幾種分析計(jì)算方法進(jìn)行了對(duì)比研究。研究中分析了場(chǎng)路結(jié)合計(jì)算分析方法的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，可通過(guò)AnsoR有限元分析軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)分析與驗(yàn)證，有效縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周

4、期，提高設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性。其次，分析了永磁同步電機(jī)的基本原理，建立了永磁同步電機(jī)dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，分析電機(jī)等效電路，為電機(jī)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。同時(shí)結(jié)合永磁同步電機(jī)的技術(shù)指標(biāo)、外形尺寸要求與具體應(yīng)用環(huán)境及控制特點(diǎn)，分析永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)與參數(shù)選取原則，以經(jīng)驗(yàn)值為依托，預(yù)估電磁負(fù)荷與電密，初步確定電機(jī)槽型、槽數(shù)、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式、永磁體極數(shù)、定子繞組形式、繞組熱負(fù)荷等參數(shù)。再次，采用磁路計(jì)算方法，對(duì)永磁同步電機(jī)的主要尺寸參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，

5、結(jié)合電磁場(chǎng)分析方法，借助AnsoR有限元分析軟件，對(duì)電機(jī)進(jìn)行建模與仿真。觀察電機(jī)的磁力線(xiàn)與磁密云圖，透過(guò)仿真結(jié)果對(duì)電機(jī)的空載磁場(chǎng)與負(fù)載磁場(chǎng)進(jìn)行分析，研究電機(jī)反電勢(shì)波形、轉(zhuǎn)矩、電流波形并觀察電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，并對(duì)電機(jī)諧波進(jìn)行分析。同時(shí)以此為基礎(chǔ)，通過(guò)改變永磁體的充磁方向，厚度尺寸參數(shù)、每槽定子繞組匝數(shù)、氣隙長(zhǎng)度等，深入分析不同參數(shù)設(shè)計(jì)結(jié)果對(duì)電機(jī)性能產(chǎn)生的影響。最后，對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析，包括電機(jī)的負(fù)載性能測(cè)試、過(guò)載能力測(cè)試、