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超高效异步电机损耗模型及降耗措施研究

赵海森  
【摘要】:在超高效异步电机研制过程中,如何建立计及多种非线性及复杂结构影响的损耗计算模型,探求不同因素与损耗之间关系并提出降耗措施,是现阶段需要解决的关键难题。本文通过理论分析、数值计算以及实验研究相结合的方法,对超高效异步电机的损耗模型及降耗措施进行了系统研究,主要工作如下: 1.针对异步电机系列设计中铁耗只能凭经验系数进行粗略计算的现状,提出了用于铁磁材料基波及谐波损耗分析的变系数铁耗计算模型,在此基础上,建立了基于时步有限元的电机损耗计算新模型。基于该模型所开发的时步有限元软件用于我国超高效电机的设计,取得了显著效果。 2.通过对鼠笼式异步电机定转子铁心不同部位磁密随时间变化波形及磁密轨迹进行对比研究,发现了旋转磁化主要作用区域及其对铁心局部损耗的影响程度,揭示了电机在空载和满载运行时定转子铁心损耗密度的分布特点以及铁心不同区域铁耗的分布规律。 3.利用基于时步有限元的电机损耗计算新模型,结合理论分析,系统研究了定子槽形尺寸、扣片槽和机座等定子侧结构件、转子斜槽、铸铝和铸铜转子对电机损耗的影响,揭示了槽形尺寸、斜槽等结构因素与电机各项损耗之间的关系,为进一步研究降耗措施奠定了理论基础。 4.以一台5.5kW异步电机为实例,提出了超高效异步电机的一种全新结构设计方案,该方案在定子槽形、定子侧结构件、转子槽分布方式等方面采用多项新颖的降耗技术措施,使得电机损耗显著降低,为超高效异步电机的研制工作提供了坚实的技术支持。 5.对低功率因数条件下如何实现异步电机损耗的精确测试进行了系统的实验研究,通过对比研究不同测试方法、仪器仪表不同配置以及数据处理方式等因素对损耗测试结果的影响,找到了保证测试精度的有效措施。设计并试制完成一台具有新结构的、用于研究不同损耗影响因素的多功能样机。


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