基于ANSOFT永磁同步電機電磁設計及性能研究.pdf

1、專業(yè)學位碩士學位論文基于ANSOFT永磁同步電機電磁設計及性能研究ElectromagneticDesignandPerformanceStudyofPermanentMagnetSynchronousMotorBasedonAnsoft學號：41309010大連理工大學DaliaIlUniVerSityofTechnology大連理工大學專業(yè)學位碩士學位論文摘要隨著綠色工業(yè)現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，工業(yè)設備應用對電機的技術要求也越來越高，永磁

2、同步電機作為現(xiàn)代電機應用中的新興驅動設備，憑借著優(yōu)異的性能，穩(wěn)定的運行能力與高精度的控制方式，已逐漸替代傳統(tǒng)電勵磁電機，被廣泛應用于各行各業(yè)之中。尤其在工業(yè)設備輕量化的發(fā)展趨勢中，永磁同步電機體積要求越來越小，功率密度也越來越高，傳統(tǒng)永磁電機設計以無法滿足要求，采用高性能材料以場路結合的設計方法與仿真才是永磁同步電機的新設計思路。本文研究并設計的是一臺33kW工業(yè)用永磁同步電機，額定轉速2000r／min，調速范圍廣，適用于多轉速下工作

3、。設計采用高效能永磁材料與低損耗硅鋼片，配合先進的工藝方法，并采用散熱膠灌封的方法降低電機溫升，提高電機性能，縮小電機體積，本設計順應了現(xiàn)代工業(yè)電機高功率化與輕量化的發(fā)展趨勢。首先，綜述和分析了永磁同步電機的國內外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，討論了永磁同步電機的幾種結構形式與設計特點，并對永磁同步電機的幾種分析計算方法進行了對比研究。研究中分析了場路結合計算分析方法的設計優(yōu)勢，可通過AnsoR有限元分析軟件進行設計分析與驗證，有效縮短產品開發(fā)周

4、期，提高設計準確性。其次，分析了永磁同步電機的基本原理，建立了永磁同步電機dq坐標系下的數(shù)學模型，分析電機等效電路，為電機的設計提供了理論依據。同時結合永磁同步電機的技術指標、外形尺寸要求與具體應用環(huán)境及控制特點，分析永磁同步電機的設計重點與參數(shù)選取原則，以經驗值為依托，預估電磁負荷與電密，初步確定電機槽型、槽數(shù)、轉子結構形式、永磁體極數(shù)、定子繞組形式、繞組熱負荷等參數(shù)。再次，采用磁路計算方法，對永磁同步電機的主要尺寸參數(shù)進行詳細計算，

5、結合電磁場分析方法，借助AnsoR有限元分析軟件，對電機進行建模與仿真。觀察電機的磁力線與磁密云圖，透過仿真結果對電機的空載磁場與負載磁場進行分析，研究電機反電勢波形、轉矩、電流波形并觀察電機齒槽轉矩波動，并對電機諧波進行分析。同時以此為基礎，通過改變永磁體的充磁方向，厚度尺寸參數(shù)、每槽定子繞組匝數(shù)、氣隙長度等，深入分析不同參數(shù)設計結果對電機性能產生的影響。最后，對永磁同步電機進行了實驗測試與分析，包括電機的負載性能測試、過載能力測試、