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两极异步起动铁氧体永磁同步电机研究

王枥辉  
【摘要】:为了解决空压机性能与成本之间的矛盾,一种新型异步起动铁氧体永磁辅助式磁阻同步电机(以下简称异步起动铁氧体电机)受到广泛关注。与钕铁硼永磁电机相比,制造成本和性价比更优,起动能力更强,牵入同步转速更平稳等优点,在空压机系统中有着很好的应用前景。本文设计一种多层铁氧体结构代替钕铁硼的异步起动铁氧体电机的设计方案,一方面改善电机的性能,另一方面可以降低价格成本;但是两极异步起动铁氧体电机磁场波形畸变率较大、气隙磁场恶劣的特点,使得两极异步起动铁氧体电机的设计是个难点。首先,针对两极异步起动铁氧体电机的发展和研究现状做了综述,对两极异步起动铁氧体电机存在的难以起动、转子磁场波形较差、两极电机端部绕组冗长、谐波较难抑制等问题进行了详细的调研和分析。其次,针对异步起动铁氧体电机的槽槽配合、转子槽数的确定,进行理论和有限元仿真的分析研究,对比起动电流、起动转矩、转矩特性等参数确定异步起动铁氧体电机的最优槽配合,并设计三种不同转子结构,对比各项指标,确定最优电磁方案。再次,针对转子磁场气隙磁密比较平顶的缺点,本文基于磁场理论,分析推导出不同偏心距下不均匀气隙结构气隙长度δ(θ)的数学关系表达式。并在此基础上仿真转矩特性、效率和振动噪声等参数。并分析了在最优偏心距下,电机的转矩脉动最小的原因。最后,针对两极电机常规分布式绕组结构,绕组节距跨距5/6个半圆,造成绕组端部冗长;绕组耗铜量较大;谐波难以抑制的问题。本文基于传统绕组磁势的基本理论,总结常规感应电机正弦绕组的设计要领,分析设计了几种不同绕组连接方式,并对不同的绕组连接方式进行仿真分析,对比不同绕组结构下电机的各项性能指标参数。


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