永磁同步电动机_开题报告.doc

word文档整理分享 参考资料 永磁同步电动机设计 一 课题研究背景[1] 我国电动机保有量大，消耗电能大，设备老化， 效率较低，永磁同步电动机(PMSM)具有体积小、效率高、功率因数高、起动力矩大、力能指标好、温升低 等特点。永磁同步电机的运行原理与电励磁同步电机相同,但它以永磁体提供的磁通代替后者的励磁绕组励磁,使电机结构更为简单。近年来,永磁材料性能的改善以及电力电子技术的进步,推动了新原理、新结构永磁同步电机的开发,有力地促进了电机产品技术、品种及功能的发展,某些永磁同步电机已形成系列化产品,其容量从小到大,目前已达到兆瓦级,应用范围越来越广;其地位越来越重要,从军工到民用,从特殊到一般迅速扩大,不仅在微特电机中占优势,而且在电力推进系统中也显示出了强大的生命力。永磁同步电机以其效率高、比功率大、结构简单、节能效果显著等一系列优点在工业生产和日常生活中逐步得到广泛应用。尤其是近年来高耐热性、高磁性能钕铁硼永磁体的成功开发以及电力电子元件的进一步发展和改进,稀土永磁同步电机的研究开发在国内外又进入了一个新的时 期,在理论研究和应用领域都将产生质的飞跃,目前正向超高速、高转矩、大功率、微型化、高功能化方向发展。 二 研究目的和意义 熟练掌握永磁同步电机的特点和机构，性能，掌握永磁同步电机的电磁计算，会设计永磁同步电机。 三 研究内容 1 永磁同步电动机转子结构形式[2] 外贴式转子结构 永磁体贴到转子外表面上，径向充磁；永磁体也可以嵌入转子表面内，贴于转子表面的转子结构制造容易，常用于矩形波同步电动机和恒功率运行的正弦波永磁同步电动机中。 内置式转子结构 1)径向式结构；漏磁系数小，永磁体轴向嵌入磁体槽中，通过磁漆桥限制漏磁通，转子机械强度高。 2）切向式结构；每极磁通比径向大，主要因为每极磁通有两相相邻的磁极提供，但是这种转子结构复杂，转轴又需要非磁性材料或在转轴外加隔磁套，所以漏抗大。 3）混合式结构 这种结构结合了径向式和切向式的优点，但结构比较复杂，制造难度大。 2 永磁同步电动机的电抗参数计算[3] 1）永磁电动机动机电抗参数研究 对于直轴电枢反应电抗 Xad，先求出空载时的气隙基波磁通φ10，再求出直轴电枢电流等于 Id时的有效气隙基波磁通φ1N，对于交轴电枢反应电抗 Xaq，直接在定子绕组中通入交轴电流 Iq，求出此时产生的气隙磁通φaq，运用 ANSOFT 后处理的导出结果，利用 Matlab语言编制相应程序，计算出电机的交、直轴电枢反应电抗参数。 2） 实验验证 为了验证本方法的正确性，在实际测量过程中，采用电压积分法，对不同型号永磁同步电动机的电枢反应电抗参数进行测量，通过对比可以看出，计算出的永磁同步电动机交、直轴电枢反应电抗值与试验测得的电抗值基本吻合，从而验证了本方法的正确性。 利用上述方法对多台永磁同步电动机电抗参数进行计算，得出其电 抗参数标幺值的变化规律如下：不同转子结构的永磁同步电动机，其交、直轴电枢反应电抗的标幺值*aqX 与*a dX 也不相同。表面式转子结构的*aqX 与*a dX 几乎相当；内置式转子结构的*aqX 要大于*a dX 对于内置式转子结构的永磁同步电动机，在同一气隙长度下，切向式转子结构交、直轴电枢反应电抗参数的标幺值之比最大，径向式“一”字形转子结构的次之，而“U”形和“W”形转子结构的最小。当永磁同步电动机的气隙长度在 0.35～0.5mm 范围内变化时径向式“一”字形转子结构交、直轴电枢反应电抗参数的标幺值之比在 1.67～2.65 的范围内变化，而“U”形和“W”形转子结构的。对于切向式转子结构而言，当气隙长度在 0.65～0.8mm 范围内变化时，其交、直轴电枢反应电抗参数的标幺值之比在 1.5～1.7 的范围内变化。 对于径向式结构，随着永磁体磁化方向长度 hm的增加，直轴电枢反应电抗的标幺值*a dX 逐渐减小，而且随着 hm的增加，δ 对 *a dX 的影响逐渐减小。这是由于直轴电枢反应磁通进入转子后，将穿过永磁体，随着 hm的增加直轴电枢反应磁路的磁导减小，故* a dX 减小。一般而言，气隙长度δ 的增加，应使*a dX 变小；随着永磁体磁化方向长度 hm的增加，决定直轴电枢反应磁路磁导的主要是 hm的大小，δ 的增加对*a dX 的影响减弱。hm和δ 对于交轴电枢反应电抗标幺值*aqX 的影响情况同*a dX 差不多，只是交轴电枢反应磁通穿过永磁体的量要比直轴电枢反应磁通少一些，因此气隙长度δ 对*aqX 的影响要比对*a dX 的影响大一些。 对于切向式结构，永磁体磁化方向长度hm、气隙长度δ