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风机用永磁无刷直流电机的设计与分析

谢昱良  
【摘要】:风机流量调节的传统方法是人为调节风路的阻力,这种传统方法不仅浪费了宝贵的能源,而且调节精度差,无法满足现代化工业生产及服务等方面的要求。当前大部分风机采用异步电动机驱动,其缺点是无法平滑调节风机的转速,起不到调速节能的效果,并且电机的启动电流对电网冲击比较大,功率因素比较低,增加了电网的无功负荷的负担。变压器上使用的风机数目非常庞大,东莞局有578台主变压器,每台主变上至少搭载15台风机,其中96%的风机均采用异步电机。在实际运行中,由于异步电机效率低,东莞供电局与广东省电力科学研究院合作,开展了《高效永磁无刷直流电机的研制》科研项目,设计和试制了适合变电站大容量主变压器,风机用高效永磁无刷直流电机代替异步电机。本文主要内容包括风机用高效永磁无刷直流电机主要尺寸的确定、转子磁路结构的选择、极弧系数的选择、偏心距大小的确定等。利用ANSYS/Maxwell软件对风机用高效永磁无刷直流电机进行有限元分析,包括分析气隙磁场、分析永磁体形状对风机用高效永磁无刷直流电机电气性能的影响等。本文涉及的主要研究任务是研发一台额定电压180V、额定功率350W、额定转速为1200r/min的风机用永磁无刷直流电动机。针对该电机的工作特点,选取电机设计的基本参数,确定电机的主要参数(包括主要尺寸),完成电机设计,并探讨槽极配合、极弧系数、永磁体形状对提高风机用高效永磁无刷直流电机效率和减小转矩脉动的影响。针对永磁无刷直流电机存在齿槽转矩的问题,本文通过选择合理分数槽,优化极弧系数,有效的降低了齿槽转矩幅值。本文还给出了样机的试验结果,试验结果表明,本文完成的设计方案是合理的,所采用的方法和措施是有效的,所做的分析是正确的。本文对开展风机用高效永磁无刷直流电机的设计和分析有实用价值。


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