不均匀分布转子槽结构在超高效电机设计中的应用研究

摘要

中小型感应电机通常采用斜槽削弱齿谐波带来的振动和噪声，但斜槽导致的磁路饱和、转子导条间横向漏电流会引起损耗增加，针对这一问题，本文在超高效电机设计中采用了一种不均匀直槽结构代替传统斜槽，利用时步有限元法，系统研究了不均匀直槽结构对损耗、起动及激振力的影响，主要内容如下:
　　1.以5.5kW和55kW感应电机为例，利用时步有限元法计算分析了转子分别采用直槽、斜槽和不均匀槽时起动初始时刻气隙磁场分布特点，研究了直槽、斜槽及不同槽斜度、不均匀直槽结构对起动转矩、堵转电流和最大转矩的影响;并对比分析了转子采用不同不均匀分布组合时的起动性能。
　　2.以5.5kW电机为例，研究了当转子采用直槽时，不同槽配合对定子基波和谐波铜耗、转子铜耗、铁耗、总损耗及激振力的影响规律，并从降低损耗和振动角度提出了适用于不均匀槽结构的最佳槽配合。
　　3.设计了不均匀分布转子槽采用不同位置角调制系数时的组合方案，且对比分析了相应的损耗和激振力的变化特点，通过与电机固有频率对比，揭示了不均匀度对损耗和激振力的影响规律，而从降低噪声和振动角度，选择出合理的不均匀分布转子槽结构。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及其研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 转子斜槽对异步电机性能的研究现状

1．2．2 超高效电机转子槽结构设计研究现状

1．2．3 不均匀分布转子槽结构应用于超高效电机设计的研究现状

1．3 本文的主要研究内容

第2章 基于时步有限元的电机性能分析方法

2．1 引言

2．2 电机铁耗的计算方法

2．2．1 电机铁耗的传统计算方法

2．2．2 铁耗的有限元计算

2．3 电机铜耗的研究与分析

2．3．1 电机铜耗的传统计算方法

2．3．2 铜耗的有限元计算方法

2．4 起动性能的计算

2．4．1 计及斜槽的场-路-运动耦合时步有限元模型

2．4．2 电磁转矩的计算方法

2．5 本章小结

第3章 不同槽结构对电机起动性能的影响分析

3．1 引言

3．2 不均匀直槽结构的设计方法

3．2．1 转子空间位置角的确定

3．2．2 不均匀分布转子槽结构电机的槽配合的选择

3．3 电机基本结构及参数

3．4 感应电机起动初始状态的电机磁场

3．5 不均匀分布转子槽结构对电机起动性能影响

3．6 不同槽结构对电机起动性能影响的时步有限元分析

3．6．1 5．5kW电机直槽与斜槽起动特性对比

3．6．2 55kW电机直槽与斜槽起动性能对比

3．6．3 5．5kW电机不均匀分布转子槽结构与斜槽起动性能的对比

3．7 实验验证

3．8 本章小结

第4章 不同槽配合对均匀直槽电机性能的影响

4．1 引言

4．2 不同槽配合对电机损耗的影响

4．2．1 不同槽配合对电机铁耗的影响

4．2．2 不同槽配合对电机铜耗的影响

4．2．3 不同槽配合对电机总损耗的影响

4．3 不同槽配合对电机激振力的影响

4．3．1 不同槽配合下转子槽数为偶数槽时对电机激振力的影响

4．3．2 不同槽配合下转子槽数为奇数槽时对电机激振力的影响

4．4 本章小结

第5章 不均匀槽结构对电机性能的影响

5．1 引言

5．2 不均匀分布转子槽结构对电机损耗的影响

5．2．1 不均匀分布转子槽结构对电机铁耗的影响

5．2．2 不均匀分布转子槽结构对电机铜耗的影响

5．3 不均匀分布转子槽结构对电机激振力的影响

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢