异步起动永磁同步电动机齿槽转矩的研究

摘要

随着永磁材料性能的不断提高和永磁电机设计制造技术的不断完善，异步起动永磁同步电动机在油田等行业得到了较大范围的应用。相比于电励磁同步电动机和感应电动机，异步起动永磁同步电动机具有效率和功率因数高、能量密度高等优点。然而，永磁体和有槽电枢铁心之间相互作用不可避免地产生齿槽转矩，引起振动和噪声，这对于性能要求比较高的场合，是一个必须考虑和解决的重要问题。
　　 相比于表面式永磁电机齿槽转矩的分析，异步起动永磁同步电动机由于气隙双边开槽，气隙长度的变化非常复杂，增加了齿槽转矩分析的复杂性。本文提出了一种针对异步起动永磁同步电动机齿槽转矩的分析方法。根据异步起动永磁同步电动机的结构特点，由于永磁体内置，把转子上的每个齿作为贴在转子表面的永磁体，类似于表面式永磁电机贴在铁心表面的永磁体，认为气隙的有效长度只随着定子齿槽的变化而变化，这样就简化了异步起动永磁同步电动机齿槽转矩的分析。
　　 首先基于能量法和傅里叶变换对齿槽转矩进行解析分析，推导出了齿槽转矩的解析表达式。通过分析起作用的气隙磁密的傅里叶分解系数，得出了能够削弱齿槽转矩的方法。这些方法包括改变转子齿宽、转子不等齿宽、转子不等槽口宽、改变转子齿形状、改变定子槽口宽、定子不等槽口宽和定子齿开辅助槽等。针对这些方法，给出了具体参数的确定方法，并利用Ansoft MAXWELL有限元分析软件了验证这些方法的有效性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的背景和意义

1．2 永磁电机齿槽转矩研究现状

1．2．1 齿槽转矩的产生机理

1．2．2 齿槽转矩的分析方法

1．2．3 齿槽转矩的削弱方法

1．2．4 异步起动永磁同步电动机齿槽转矩研究现状

1．3 本文研究内容

第二章 异步起动永磁同步电动机齿槽转矩的分析方法

2．1 齿槽转矩的解析分析

2．2 齿槽转矩的削弱方法

第三章 改变转子侧参数削弱齿槽转矩的方法

3．1 基于改变转子齿宽的齿槽转矩削弱方法

3．1．1 齿槽转矩的解析分析

3．1．2 计算实例

3．2 基于转子不等齿宽配合的齿槽转矩削弱方法

3．2．1 切向结构电机采用转子不等齿宽配合削弱齿槽转矩

3．2．2 W形结构电机采用转子不等齿宽配合削弱齿槽转矩

3．3 基于转子不等槽口宽配合的齿槽转矩削弱方法

3．3．1 切向结构电机采用转子不等槽口宽配合削弱齿槽转矩

3．3．2 W形结构电机采用转子不等槽口宽配合削弱齿槽转矩

3．4 改变转子齿形状削弱齿槽转矩

3．4．1 改变转子齿形状方法

3．4．2 计算实例

3．5 本章小结

第四章 改变定子侧参数削弱齿槽转矩的方法

4．1 基于改变定子槽口宽的齿槽转矩削弱方法

4．1．1 齿槽转矩的解析分析

4．1．2 有限元验证

4．2 基于定子不等槽口宽配合的齿槽转矩削弱方法

4．2．1 齿槽转矩的解析分析

4．2．2 有限元验证

4．3 基于辅助槽的齿槽转矩削弱方法

4．3．1 有辅助槽时齿槽转矩的解析分析及辅助槽数选择

4．3．2 有限元验证

4．4 本章小结

第五章 全文总结

参考文献

致谢

学位论文评阅及答辩情况表