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《广东工业大学》 2015年
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风机用外转子永磁同步电动机的优化与分析

陈贤阳  
【摘要】:众所周知,目前调节风机的风量的方式,主要是人为的方式:调节风门、挡板、阀门开度大小等控制方案。这些人为的调整方式,不但控制精度低,不能时刻使风机的风量处于合适大小,而且浪费大量的电能,电能的利用效率普遍较低。在当前新的领域中,其变频调速(即频控技术),通过改变电流的频率改变电机的转速,实现无极调速,来达到实际需要的电机速度,从而调节风量大小,达到节能节电的效果。为响应国家工信部《电机能效提升计划(2013-2015年)》,电机企业未来目标主要放在制造高效节能电机上。永磁同步电动机具有效率高、功率因数高、调速性能好、所占的空间体积小等,是一种理想的高效节能电机。永磁同步电机具有宽速度调节范围内高效的优势,深受广大生产企业、高校及研究单位的青睐。但其固有的电磁噪音和齿槽转矩的问题,一直是解决的关键所在的核心。本课题来源于佛山一家生产风机的企业,有关设计和优化一款外转子风机用永磁同步电动机,要求其具有效率高、振动小、噪音低的优点。首先介绍ANSYS有限元知识和Maxwell软件平台建立二维模型的方法。然后就常见的几种槽极配合9槽6极、12槽8极、12槽10极、15槽10极,从径向力波方面分析出分数槽固有的电磁噪音的问题。紧接着从气隙磁密的谐波分析和齿槽转矩幅值优化这两个方面研究,选用最佳槽极配合12槽10极,可有效地降低齿槽转矩和削弱气隙磁密的谐波含量。并就试制出的一款电机(原电机)存在振动大和电磁噪音问题,采取的方法是:从磁钢的极弧系数的优化来降低齿槽转矩,从磁钢偏心距合理设置来优化气隙磁场波形,得出磁钢的最佳极弧系数和偏心距。就优化后的磁钢极弧系数和偏心距等参数,试制一款新的样机(新电机)。通过对原电机和新电机进行有限元分析并对比,得出新电机输出转矩波动小、气隙谐波小、空载反电动势更趋近于正弦化,在理论上,可以得出新电机具有更低的振动和更小的电磁噪音。最后根据优化后的尺寸参数试制一款新的样机,测试其性能参数和噪音,新样机符合优化设计的要求。本文通过试制样机的性能与Maxwell2D仿真值进行对比分析,得出Maxwell2D有限元分析的正确性。本文具有一定的工程价值和参考价值。
【学位授予单位】:广东工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM341

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