基于ANSOFT永磁同步電機電磁設(shè)計及性能研究.pdf

1、專業(yè)學位碩士學位論文基于ANSOFT永磁同步電機電磁設(shè)計及性能研究ElectromagneticDesignandPerformanceStudyofPermanentMagnetSynchronousMotorBasedonAnsoft學號：41309010大連理工大學DaliaIlUniVerSityofTechnology大連理工大學專業(yè)學位碩士學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)用對電機的技術(shù)要求也越來越高，永磁

2、同步電機作為現(xiàn)代電機應(yīng)用中的新興驅(qū)動設(shè)備，憑借著優(yōu)異的性能，穩(wěn)定的運行能力與高精度的控制方式，已逐漸替代傳統(tǒng)電勵磁電機，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)展趨勢中，永磁同步電機體積要求越來越小，功率密度也越來越高，傳統(tǒng)永磁電機設(shè)計以無法滿足要求，采用高性能材料以場路結(jié)合的設(shè)計方法與仿真才是永磁同步電機的新設(shè)計思路。本文研究并設(shè)計的是一臺33kW工業(yè)用永磁同步電機，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)計采用高效能永磁材料與低損耗硅鋼片，配合先進的工藝方法，并采用散熱膠灌封的方法降低電機溫升，提高電機性能，縮小電機體積，本設(shè)計順應(yīng)了現(xiàn)代工業(yè)電機高功率化與輕量化的發(fā)展趨勢。首先，綜述和分析了永磁同步電機的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，討論了永磁同步電機的幾種結(jié)構(gòu)形式與設(shè)計特點，并對永磁同步電機的幾種分析計算方法進行了對比研究。研究中分析了場路結(jié)合計算分析方法的設(shè)計優(yōu)勢，可通過AnsoR有限元分析軟件進行設(shè)計分析與驗證，有效縮短產(chǎn)品開發(fā)周

4、期，提高設(shè)計準確性。其次，分析了永磁同步電機的基本原理，建立了永磁同步電機dq坐標系下的數(shù)學模型，分析電機等效電路，為電機的設(shè)計提供了理論依據(jù)。同時結(jié)合永磁同步電機的技術(shù)指標、外形尺寸要求與具體應(yīng)用環(huán)境及控制特點，分析永磁同步電機的設(shè)計重點與參數(shù)選取原則，以經(jīng)驗值為依托，預估電磁負荷與電密，初步確定電機槽型、槽數(shù)、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式、永磁體極數(shù)、定子繞組形式、繞組熱負荷等參數(shù)。再次，采用磁路計算方法，對永磁同步電機的主要尺寸參數(shù)進行詳細計算，

5、結(jié)合電磁場分析方法，借助AnsoR有限元分析軟件，對電機進行建模與仿真。觀察電機的磁力線與磁密云圖，透過仿真結(jié)果對電機的空載磁場與負載磁場進行分析，研究電機反電勢波形、轉(zhuǎn)矩、電流波形并觀察電機齒槽轉(zhuǎn)矩波動，并對電機諧波進行分析。同時以此為基礎(chǔ)，通過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)、氣隙長度等，深入分析不同參數(shù)設(shè)計結(jié)果對電機性能產(chǎn)生的影響。最后，對永磁同步電機進行了實驗測試與分析，包括電機的負載性能測試、過載能力測試、