双定子自起动永磁同步电机的设计及其特性研究

摘要

永磁体磁场在传统的自起动永磁同步电动机起动过程中产生不利影响，如何减小其影响是一个普遍关注的问题。本文结合目前双定子结构电机的特点，提出具有自起动能力的双定子永磁同步电动机的构想，不仅能够实现永磁同步电动机自起动，还能有效的削弱了永磁体磁场的不利影响。双定子自起动永磁同步电动机的研究不仅对永磁同步电动机起动性能的改善具有意义，而且扩展了永磁同步电动机的研究领域。
　　本文以一台18.5kW，6极双定子自起动永磁同步电动机为对象，主要开展以下几方面研究工作。
　　首先，分析了这种结构和工作原理。内定子绕组和外定子绕组不同时通电工作，起动阶段内定子绕组通电与转子导条产生异步转矩，同步阶段外定子绕组通电与永磁体磁场相互作用产生电磁转矩。在电磁设计时将异步起动部分等效成5.5kW，6极异步电动机，同步部分等效成18.5kW，6极永磁同步电动机。
　　其次，分别对同步部分和异步部分进行磁路设计，其中永磁同步部分的设计主要考虑达到符合要求的稳定运行性能，异步部分主要考虑其起动性能的设计，分析了电机的工作特性及起动特性。利用有限元法对比分析极弧系数、永磁体磁化方向长度、转子槽形和内定子槽形尺寸对电机性能的影响。
　　最后，在电磁设计和参数对比分析的基础上，利用有限元软件建立双定子电机模型，验证电动机的起动和稳定运行性能，分析研究了电动机内外定子三相绕组之间电源切换时间对电机性能的影响。结果表明，在电源切换时间合理的情况下双定子永磁同步电动机能够实现较快速平滑的起动，能够达到设计要求。

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1 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题的研究内容

2电机的结构及原理

2.1 新型双定子永磁同步电动机的结构与工作原理

2.2稳定运行性能分析

2.3起动性能分析

2.4 小结

3 永磁同步部分的设计与分析

3.1 尺寸计算

3.2磁路计算

3.3电机的稳定运行特性

3.4 小结

4 异步起动部分的设计与分析

4.1电机主要尺寸的确定

4.2定子槽形设计

4.3转子槽形设计

4.4起动性能分析

4.5小结

5 双定子永磁同步电动机的有限元验证

5.1 技术指标和结构参数

5.2 永磁体磁场对内气隙的影响

5.3 电源切换时间对电机性能的影响

5.4 电机性能仿真验证

5.5 小结

6总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

作者简历

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