异步起动永磁同步电机的研究

摘要

三相异步起动永磁同步电动机与传统的三相感应电动机相比，既具备在三相工频交流电压下的自行起动的能力，又具有在宽负载范围内效率高、功率因数高的优点，符合国家“节能环保”的指导方向，有着广泛的应用前景。但由于转子结构相对复杂，电动机的设计方法尚不完善，因而一直以来并未得到大范围内的推广和应用。
　　 本文以提高小功率三相异步起动永磁同步电动机的运行性能为目标，对异步起动永磁同步电动机的设计方法进行了深入研究，设计并制成一台2极1.5kW的样机。在设计阶段建立了该电机基于Ansoff Maxwell2D的有限元仿真模型，仿真分析了该电机的磁场分布、空载和额定负载下的动稳态运行性能，以及不同负载对电机动态性能的影响。样机制造出来后，对其进行了相应的测试，实验结果与仿真结果基本吻合，与同规格的Y90S-2感应电动机相比样机功率因数和效率得到显著提高。在此基础上，分析了异步起动永磁同步电机齿槽转矩的特点，比较研究了转子闭口槽、定子辅助槽、优化极弧系数和采用不均匀气隙等几种方法对该电机齿槽转矩的削弱效果，提出了减小齿槽转矩的优化设计方法。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 异步起动永磁同步电机的特点

1．3 异步起动永磁同步电机主要研究和发展现状

1．3．1 异步起动永磁同步电机主要研究的问题

1．3．2 国内异步起动永磁同步电机的发展现状

1．4 本文的主要工作及章节安排

第二章 异步起动永磁同步电动机的基本理论

2．1 异步起动永磁同步电机的结构

2．2 稳态运行时的电压平衡方程式与相量图

2．3 稳态运行性能分析

2．3．1 空载反电势

2．3．2 稳态运行时的效率

2．3．3 电磁转矩和距角特性

2．4 动态性能分析

2．4．1 起动过程的磁场

2．4．2 起动过程的转矩

2．4．3 牵入同步过程

2．5 本章小结

第三章 异步起动永磁同步电机的设计

3．1 异步起动永磁同步电机定子的设计

3．1．1 冲片的选择

3．1．2 绕组的设计

3．2 异步起动永磁同步电机转子的设计

3．2．1 鼠笼的设计

3．2．2 永磁磁极的设计

3．3 异步起动永磁同步电机气隙长度的选取

3．4 样机的电磁方案

3．5 本章小结

第四章 异步起动永磁同步电动机仿真分析和实验测试

4．1 样机的仿真分析

4．1．1 样机稳态性能仿真分析

4．1．2 样机动态性能仿真分析

4．1．3 失步转矩的仿真

4．2 样机的实验测试

4．2．1 空载试验

4．2．2 负载实验

4．2．3 失步转矩的测定

4．2．4 牵入转矩的测定

4．2．5 齿槽转矩的测试

4．3 本章小结

第五章 齿槽转矩的削弱

5．1 齿槽转矩的解析分析

5．2 削弱齿槽转矩的方法

5．2．1 采用转子闭口槽

5．2．2 采用定子辅助槽结合极弧系数优化

5．2．3 采用不均匀气隙

5．3 本章小结

第六章 全文总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表(或录用)的学术论文

致谢