永磁同步電動機的設計及結構研究畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 11交軸磁路總磁位差 以 代替75項中的 ，計算第75~85項，所得的（每對極）即為交軸電樞磁動勢11對應交軸電流 11交軸電動勢 11交軸電樞反應電抗 給定113項中不同的，重復第113~117項，即可得到曲線，見表 IqXaq曲線5．576．947．628．308．999．6710．3511．0311．7212．74344．2431．2475．6520．8567．4615．2662．2710．8768．8884．2Ip ( A )11．9214．9416．4718．0419．6521．3122．9424．6226．6330．62Eaq( )82．7102．9113．1123．2133．3143．4153．6163．7173．8189．0Xaq( )6．9346．8906．8636．8286．7836．7326．6956．6486．5266．172 工作特性計算 （118—138項根據各個設定轉矩角的計算值于下表中） 11機械損耗 可參考同規格感覺電動機的機械損耗 11設定轉矩角 1假定交軸電流 12交軸電樞反應電抗 由 查 曲線 12交軸同步電抗 12輸入功率 12直軸電流 12交軸電流 如果計算值與120項的假設值間的相對而言誤差超過1%，重新設定，從第120項起重新進行迭代計算12功率因數 式中 12定子電流 12定子電阻損耗 12負載氣隙磁通 式中 1負載氣隙磁密 13負載定子齒磁密 13負載定子軛磁密 13鐵耗 式中 、——定子齒及軛單位鐵損耗，可由、查附錄2硅鋼片損耗曲線 、——鐵耗修正系數，13雜散損耗 可以參考試驗值或憑經驗給定13總損耗 13輸出功率 13效率 13工作特性 給定一系列遞增的轉矩角，分別求出不同轉矩角的、等性能，即為電機的工作特性，見表6313失步轉矩倍數 式中 — 最大輸出功率，由電機工作特性上求得。1永磁體額定負載工作點 14電負荷 14電密 14熱負荷 14永磁體最大去磁工作點 起動性能計算14起動電流假定 表4—2 永磁同步電動機的工作特性3512444.14624.19397.24185.26642.30974.37198.38728.29002013613564433214漏抗飽和系數 由查附圖33 式中 14齒頂漏磁飽和引起轉子齒頂寬度的減少 14齒頂漏磁飽和引起定子齒頂寬度的減少 14起動時定子槽漏抗 150、起動時定子諧振波漏抗 15起動時定子斜槽漏抗 15起動時定子斜槽漏抗 15起動時定子漏抗 15考慮擠流效應轉子導條相對高 15導條電阻等效高度 式中 15槽漏抗等效高度 式中 15起動轉子電阻增大系數 對附錄4中的 15起動轉子漏抗減小系數 對附錄4中的 式中 15起動轉子槽下部漏磁導 對附錄4中的1，2，4，5 160、起動時轉子槽比漏磁導 對半閉口槽 16起動時轉子槽漏抗 對半閉口槽 16塌動時轉子諧波漏抗 16轉子起動漏抗 16起動總漏抗 16轉子起動電阻 16起動時總電阻 16起動總阻抗 16電動電流 16起動電流倍數 170、異步起動轉矩Tcs曲線 式中 對半閉口槽 17永磁體發電制動轉矩Tgs 曲線17合成起動轉矩Tavs 曲線 17起動轉矩倍數 表43特性曲線的計算S.第5章 方案分析 電機設計是一個復雜的過程，需要考慮的因素和有待確定的尺寸、數據很多，所以應該綜合地處理設計過程中出現的各種矛盾。設計電機時，不能片面追求體積小和材料省，因為這樣可能導致電機性能降低，特別是效率降低，加工工時增加，使制造成本上升，并造成能量浪費。 主要尺寸分析及氣隙長度的選擇 該電機設計的主要主要尺寸是指定子內徑和鐵心長度，設計首先考慮采用參考電機的尺寸，即定子內徑為185mm，定子鐵心長度為195mm，以后根據計算情況再進行必要的調整。 受轉子槽和轉子空間有限的限制，通過增加永磁體用量來提高電機每極磁通的方法在兩極永磁同步電動機設計中有困難。減小電機氣隙長度可以提高氣隙磁密，增大電機的每極磁通，因此在兩極永磁同步電動機設計中，電機的氣隙不宜取的過大。參考永磁同步電動機為減小雜散損耗，降低電動機的振動與噪聲以及便于裝配，其氣隙長度s一般要比同規格感應電動機的氣隙大，而且電動機中心高越大，氣隙長度大得越多。根據參考電機的氣隙長度，本文首先確定氣隙長度=. 永磁體計算方案分析永磁體的尺寸主要包括永磁體的軸向長度、磁化方向長度和寬度。永磁體的軸向長度一般取得與電動機鐵心軸向長度相等或小于鐵心軸向長度，因此實際上永磁體尺寸（即和）需設計。設計時需考慮下列因素：1）從性能上，的確定應使電動機的直軸電抗合理。因為是決定的一個重要因素，而又影響電動機的許多性能。2）從工藝上，不能過薄。這主要是從兩方面考慮：一是太薄將導致永磁體生產的廢品率上升，永磁體成本提高，且使永磁體不易運輸和裝配；二是永磁體太薄將使其易于退磁。3）設計應使永磁體工作于最佳工作點。因為電動機中永磁體的工作點更大程度上取決于永磁體的磁化方向長度。4）為調整電動機的性能，常常要調整，因為直接決定了永磁體能夠提供磁通的面積。當要求電動機磁負荷較高時，應選擇能安裝更多永磁體，也即能安裝更大的轉子磁路結構。永磁體尺寸除影響電動機的運行性能外，還影響著電動機中永磁體的空載漏磁系數，從而也決定了永磁體的利用率。計算結果表明，永磁體尺寸越大，空載漏磁系數越小。經過一系列推導，可得內置徑向式轉子磁路結構永磁體尺寸的預估公式為式中—— 電動機的飽和系數，~；——與轉子結構有關的系數，~。除要求永磁體具有合適的尺寸公差外，還要求永磁體在使用前必須先進行老化處理和表面涂層處理，計算時所用的和應為材料老化處理后工作溫度下的數值。所以預估。 定、轉子計算方案分析 定、轉子槽配合的選擇異步起動永磁同步電動機的定子槽數的選擇原則與感應電動機相同，而定、轉子槽配合則與感應電動機稍有不同。為提高永磁同步電動機的制造工藝性和便于電動機極弧系數的控制（尤其是對采用內置徑向式轉子磁路結構的永磁同步電動機），電動機的轉子槽數通常在定轉子槽配合選用原則的容許范圍內被選定為電動機極數的整數倍。所以選定定/轉子槽數為。鑒于異步起動永磁同步電動機轉子因有永磁體槽而不便斜槽，一般將電動機的定子疊片沿軸向扭斜一定距離以消弱諧波，減小電動機的雜散損耗和附加轉矩。具體所斜距離應根據需要消除的諧波次數來定。本次設計的電動機采用的斜槽距離（cm）式中——定子齒距（cm） 電樞繞組設計方案分析異步起動永磁同步電動機的繞組可采用與普通交流電動機一樣的三相繞組。由于永磁電動機靠永磁體勵磁，氣隙磁場諧波很多，致使電勢中的諧波含量也較多。因此，為保證電動機的性能，在繞組設計上必須采取一定的措施以避免在繞組中產生環流。同時根據電動機的電磁負荷、槽形尺寸和槽滿率的限制值來確定繞組的線規和匝數， mm的銅線2根并繞，匝數12，%。 轉子計算方案分析異步起動永磁同步電動機可采用多種轉子磁路結構，設計時應根據待設計電動機的具體性能指標按照不同轉子磁路結構的特點選用。表面式轉子磁路結構因轉子表面無法安放起動繞組，無異步起動能力，不能用于異步起動永磁同步電動機。爪極式轉子磁路結構和工藝較為簡單，但這種永磁同步電動機的性能較低，又不具備異步起動能力。內置式轉子磁路結構的永磁體位于轉子內部，永磁體外表面與定子鐵心內圓之間（對外轉子磁路結構則為永磁體內表面與轉子鐵心內圓之間）有鐵磁物質制成的極靴，極靴中可以放置鑄鋁籠或銅條籠，起阻尼或（和）起動作用，動、穩態性能好，廣泛用于要求有異步起動能力或動態性能高的永磁同步電動機。內置式轉子內的永磁體受到極靴的保護，其轉子磁路結構的不對稱性所產生的磁阻轉矩也有利于提高電動機的過載能力和功率密度，而且易于“弱磁”擴速。本次設計的電動機極數為四極，從制造工藝和制造成本來考慮，內置式轉子磁路結構中的徑向式最好，而且其漏磁系數小、轉軸上不需要采取隔磁措施、極弧系數易于控制、轉子沖片機械強度高、安裝永磁體后轉子不易變形。異步起動永磁同步電動機可采用與普通感應電動機相似的轉子槽形。由于永磁同步電動機的轉子槽主要用于起動，因此，為了節約鋁材料和給轉子中的永磁體槽