不同转子结构高压永磁自起动同步电动机的起动性能研究

论文摘要

自起动永磁同步电动机具有高效率,高功率因数的优点,如果其能在矿山、石油、冶金与电力机械等高能耗行业中得到推广,这对于落实国家“节能环保”的政策和缓解能源日益紧张的局面能发挥重大的作用,因而有必要对自起动永磁同步电动机进行深入的研究。本文研究的是6kV、315kW高压永磁自起动同步电动机,分析了永磁同步电动机的起动过程和牵入同步过程,以及牵入同步速后的过载能力状况。并对其运行过程中的起动转矩,牵入转矩和失步转矩进行计算,探讨了不同转矩之间的相互制约关系,研究了起动笼条的结构、材料、笼型以及转子铁心和永磁体排列方式的变化给起动性能带来的影响。由于转子内的起动笼条和永磁体在空间上存在相互竞争的关系,自起动永磁同步电动机的起动能力会受到一定影响,因而本文从永磁同步电动机的起动笼条入手,考虑了起动笼条对空载气隙磁场和谐波电动势的影响,进而对比研究了起动笼条的数量和间距以及材料和复合笼槽型这几大因素与起动能力的相关性,研究了这些参数的变化给起动性能带来的影响,所得结论对优化起动笼条来提高起动能力具有借鉴作用。最后,本文根据高压永磁自起动同步电动机的转子结构特点,探讨了一种用于提高叠片式转子自起动永磁同步电动机起动能力的方法。为了使自起动永磁同步电动机的起动性能进一步提高,设想了一种运用Halbach阵列永磁体的新型结构,通过对气隙磁场的计算以及起动性能的仿真分析,证实了这种新结构的可行性以及起动上的优势,得出了一系列有益的结论,为下一步对自起动永磁同步电动机的研究提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.2.1 永磁材料的研究动态
• 1.2.2 自起动永磁同步电动机研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 高压永磁自起动同步电动机的结构特点和起动过程分析
• 2.1 高压永磁自起动同步电动机的结构特点
• 2.1.1 高压永磁自起动同步电动机的样机结构
• 2.1.2 永磁同步电动机转子磁路结构
• 2.2 高压永磁自起动同步电动机起动过程分析
• 2.2.1 永磁同步电动机起动转矩的影响因素分析
• 2.2.2 永磁同步电动机牵入能力的影响因素分析
• 2.2.3 永磁同步电动机过载能力的影响因素分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 定子开口槽和转子起动笼条对起动性能的影响
• 3.1 定子开口槽和起动笼条对气隙磁场的影响
• 3.1.1 定子开口槽对气隙磁场的影响
• 3.1.2 考虑起动笼条影响的谐波电动势计算
• 3.2 起动笼条的结构和材料与起动性能的相关性分析
• 3.2.1 起动笼条不同结构对起动过程的影响
• 3.2.2 不同材料的起动笼条对起动性能的影响
• 3.2.3 复合笼转子槽型对起动性能的影响
• 3.3 本章小结
• 第4章 不同结构自起动永磁同步电动机的起动性能研究
• 4.1 不同转子铁心的永磁电动机起动性能分析
• 4.1.1 实心转子的起动性能分析
• 4.1.2 利用起动笼条对叠片式转子起动性能的改进
• 4.2 Halbach 阵列结构永磁电动机的起动性能分析
• 4.2.1 Halbach 阵列的结构特点和优势
• 4.2.2 结合Halbach 阵列的LS-PMSM 起动性能研究
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢