低压大功率多支路永磁同步电动机参数计算及绕组端部电磁力分析

【摘要】：大型机械装备通常采用高压感应电动机作为驱动系统,同时需要变速的场合常采用高压变频器来进行调速。采用高压变频调速系统带来的问题主要是高压变频器的谐波大,对电网和电机都有影响。另外,其价格也是非常昂贵；而且感应电机的效率和功率因数都与其负载率密切相关,在负载率较低的情况下,其效率和功率因数下降非常明显。为了解决上述问题,本文提出了低压大功率多支路永磁同步电动机(LHMB-PMSM)的思想。本文的主要工作如下： 通过分析低压大功率多支路永磁同步电动机的结构特点,结合传统永磁电机的数学模型,给出了低压大功率多支路永磁同步电动机的电压、磁链及转矩方程。并介绍了其定子绕组和接线端子排的结构特点。 把低压大功率多支路永磁同步电动机的运行状态分解为等效的直轴状态和等效的交轴状态,利用Ansoft软件分别求解样机在等效直轴状态和等效交轴状态下的气隙磁通密度,利用Matlab软件对气隙磁通密度波形进行傅立叶分解,求取基波磁通密度,再根据永磁同步电动机的相量图,电枢反应电动势,最后求取电枢反应电抗参数。并通过实验测得不同位置下,样机定子绕组的电感,进而求出同步电抗。将计算值与实测值进行比较。 最后利用Ansfot12.0软件建立30kW、8极、8支路样机端部的3D有限元分析模型,并对其进行计算。通过后处理,给出了定子冲片和端部空气中的磁感应强度分布图,和定子绕组的电流密度分布图。并对一个极下的绕组受力进行分析与计算,通过数值计算结果给出了每一相绕组受到最大电磁力的时间和位置。