环形绕组感应电动机设计及优化

摘要

本文将环形绕组作为感应电动机的电枢绕组代替传统的绕组形式，形成了一种新型的环形绕组感应电动机并对其进行设计及优化改进。
　　首先，对环形绕组的几何拓扑结构进行介绍，根据结构特点分析了环形绕组在感应电动机中磁路的形成原理，结合其原理和结构特点论述了环形绕组与传统绕组的异同点。并对其特点进行系统的分析依据磁链法和假设条件对电动机的定子电阻和定子端部漏抗的计算公式进行修正。为接下来该电动机的设计分析打下基础。
　　其次，根据修正公式结合感应电机的设计方法得出环形绕组感应电动机的设计方案，根据该方案确定了一台环形绕组感应电动机的基本尺寸参数。利用有限元法对该方案电动机的绕组端部进行三维涡流场求解，对设计得到的环形绕组感应电动机进行二维瞬态场分析求解。得到方案电动机的磁密分布图、磁力线分布图和电动机的机械特性曲线以及气隙径向磁密波形图，并对该磁密波形图傅里叶分解进行谐波分析。而后试制样机并对其进行试验以验证修正后的环形绕组感应电动机设计方法的准确性。
　　而后，针对环形绕组感应电动机的不足，提出改进后的双转子环形绕组感应电动机。详细介绍了该改进电动机的定转子结构和磁路及等效电路模型。基于该电动机的结构和模型特点，结合环形绕组感应电动机的设计方法和基于一种适用于外转子感应电动机的方法:基于转子内径迭代法。提出针对该双转子电动机的设计方法。
　　最后，采用双转子环形绕组感应电动机的设计方法确定了一台样机的基本尺寸数据，利用三维有限元法对该样机进行三维磁场瞬态分析和电动机性能仿真分析验证改进后设计方法的可行性和实用性，最后根据得到的性能数据与同功率同极对数的Y型传统感应电动机进行对比。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的目的及意义

1．2 国内外的研究现状

1．3 本文的主要内容

第2章 新型环形绕组感应电动机的设计

2．1 环形绕组

2．1．1 环形绕组的几何结构

2．1．2 环形绕组的磁路及形成原理

2．2 环形绕组感应电动机参数计算

2．2．1 定子电阻计算

2．2．2 定子端部漏抗计算

2．3 电动机的电磁设计

2．4 电动机的性能分析

2．4．1 2D有限元模型的磁场分析

2．4．2 机械特性分析

2．4．3 端部漏抗的有限元分析

2．5 试验验证

2．6 本章小结

第3章 双转子环形绕组感应电动机设计

3．1 双转子感应电动机结构

3．1．1 定子铁心结构

3．1．2 转子铁心结构

3．2 双转子感应电动机磁路模型及等效电路

3．2．1 电机的磁路模型

3．2．2 电机的等效电路

3．3 双转子感应电动机的设计方法

3．4 本章小结

第4章 双转子环形绕组感应电动机的性能分析

4．1 电动机磁场瞬态分析

4．2 电动机的性能分析

4．2．1 电动机的起动性能

4．2．2 电动机的气隙径向磁密分析及性能对比

4．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及获得成果

致谢