永磁交流伺服电动机永磁体涡流损耗计算及其设计

xiaozhu198

永磁交流伺服电动机永磁体涡流损耗计算及其设计于收海  【摘要】： 本课题的研究工作主要围绕机床用永磁交流伺服电动机设计展开，所做的主要工作包括以下几个部分： 首先，钕铁硼永磁材料导电率较高、耐热性能较差，当电机气隙磁场谐波含量较大时，永磁体中就会感应出涡流形成涡流损耗导致永磁体发热。因此，有必要对转子永磁体内的涡流进行计算和分析。本文分析了永磁同步电动机转子永磁体内涡流产生的原因，建立涡流的数学模型并推导出永磁体涡流损耗的计算公式。用ANSOFT有限元软件建立电动机的物理模型进行电磁场求解，结合路的计算公式算出永磁体的涡流损耗。 其次，运行平稳性是伺服电动机的一项重要的性能指标，而转矩波动的大小直接影响运行平稳性。本文分析了机床用永磁交流伺服电动机转矩波动产生的原因，运用转矩波动计算公式结合ANSOFT有限元软件，计算比较相同功率、相同极数不同槽数时，电动机的转矩波动情况。通过比较计算出的转矩波动百分比的大小，选择所设计电动机的极槽配合，以提高机床用永磁交流伺服电动机的运行性能。 最后，完成机床用永磁交流伺服电动机基本结构尺寸以及电磁参数的选取，利用有限元软件，分析计算气隙长度变化对失步转矩倍数和永磁体用量的影响，以及永磁体宽度对气隙磁密波形的影响，以此合理选择气隙长度和永磁体的宽度，使电动机的性能更优良。在上述研究的基础上，本文设计了一台0.9kW，8极36槽的机床用永磁交流伺服电动机样机，并对其性能进行了测试，测试结果表明，电机的性能指标达到了预期的要求，证明了电机设计过程理论分析计算的正确性。【关键词】：永磁电机 涡流损耗 转矩波动
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM383.4
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2007.123289
【目录】： 摘要5-6Abstract6-111 绪论11-191.1 课题研究的目的和意义11-121.2 机床用永磁交流伺服电动机国内外发展及研究现状12-171.3 本课题的研究内容17-192 永磁同步电动机永磁体涡流损耗的分析计算19-352.1 引言192.2 求解电机电磁场问题的数学方法19-212.3 永磁体涡流损耗的影响因数21-242.3.1 永磁同步电动机气隙磁场中的时间谐波分量21-232.3.2 永磁同步电动机气隙磁场中的空间谐波分量23-242.4 永磁同步电动机涡流损耗计算的数学模型24-262.5 永磁同步电动机永磁体涡流损耗的计算26-342.5.1 电机电磁场的基本理论依据262.5.2 ANSOFT软件介绍26-272.5.3 永磁体涡流损耗的计算27-292.5.4 谐波电流在永磁体中引起的涡流损耗的计算29-332.5.5 基波电流在永磁体中引起的涡流损耗的计算33-342.6 本章小结34-353 机床用永磁交流伺服电动机转矩波动的计算35-433.1 引言353.2 永磁交流伺服电动机影响转矩波动的因素353.3 削弱转矩波动的方法35-373.3.1 针对电磁因素引起的转矩波动35-363.3.2 针对电枢反应引起的转矩波动363.3.3 针对电机齿槽存在引起的转矩波动363.3.4 针对机械加工和材料引起的转矩波动36-373.3.5 利用电机的控制系统抑制转矩波动373.4 相同功率等级不同极槽配合的转矩波动计算37-423.4.1 谐波波动转矩373.4.2 谐波波动转矩计算公式37-393.4.3 不同极槽配合下转矩波动的计算39-423.5 本章小结42-434 机床用永磁交流伺服电动机的设计43-624.1 引言434.2 电动机定子内外径和铁心长度的确定43-454.3 极槽配合454.4 转子磁路结构的选用45-464.5 定子槽形及定子绕组的选取46-474.6 永磁体的设计47-484.6.1 永磁体厚度的确定474.6.2 永磁体宽度的确定47-484.7 电磁负荷与气隙长度的选取48-504.7.1 电磁负荷的选取48-494.7.2 气隙长度的确定49-504.8 空载漏磁系数的确定50-524.9 减小振动噪声所采取的措施524.10 机床用永磁交流伺服电动机场路结合计算52-544.11 电动机电抗参数的计算54-574.11.1 引言544.11.2 电枢反应电抗的计算方法54-554.11.3 直轴电枢反应电抗的计算55-564.11.4 交轴电枢反应电抗的计算56-574.12 空载反电动势57-584.13 空载气隙磁密的计算58-604.14 本章小结60-625 样机的研制与试验62-675.1 引言62-635.2 样机的试验63-665.2.1 噪声试验63-645.2.2 工作特性试验64-665.3 样机的试验值与设计值对比665.4 本章小节66-676 结论67-69参考文献69-72在学研究成果72-73致谢73

xiaozhu198

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