高效节能异步电机特性分析

【摘要】： 交流异步电动机被人们广泛地使用来拖动工作机械，中国是一个中小型电机的生产大国，也是一个中小型电机的使用大国。电机作为主要的驱动动力源，交流电动机耗用的电能已占全国总发电量的60%以上,可我国80%以上的电机产品效率比国外先进水平低2～3个百分点，能源瓶颈已成为我国经济可持续发展的阻碍。节约能源、保护环境和提高经济效益，开发和推广高效节能电机已是势在必行，意义巨大。 针对目前三相异步电机效率不高的问题，本文研制了采用新型的电机结构的高效节能异步电机--双转子异步电机。本文首先对高效节能异步电机--双转子异步电机的结构和基本原理进行了介绍，对电机的特性进行了理论分析。利用ANSYS有限元软件对电机进行了仿真分析，多组仿真结果为样机结构设计提供了重要的参考依据。对样机研制过程进行了详细的介绍，并与普通电机进行了对比试验。实验结果表明，双转子异步电机的效率、功率因数都得到了很大的改善，达到了预期的结果。 本文对高效节能异步电机的研究取得了一定的成果，但由于试验条件和时间的限制，还不能对其深入的研究。特别是实际理论问题--磁轭厚度和强度研究、研制过程中的加工工艺问题，都还有待进一步的研究。 【关键词】：异步电机 双转子 有限元 效率
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM343
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 本课题研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状和发展趋势11-13
• 1.3 电机内部的电磁场数值计算13-14
• 1.4 高性能永磁材料14-15
• 1.5 本论文研究的主要内容15-16
• 第2章 高效节能异步电动机的结构和基本理论16-23
• 2.1 高效节能异步电动机的结构及工作原理16-19
• 2.1.1 高效节能异步电机的结构16-17
• 2.1.2 高效节能异步电机的工作原理17-19
• 2.2 高效节能异步电动机的等效电路和电机特性分析19-23
• 2.2.1 高效节能异步电动机等效电路的建立19-21
• 2.2.2 高效节能异步电动机改善电机特性理论分析21-23
• 第3章 电机电磁场数值计算方法23-45
• 3.1 电机内电磁场数值计算方法23-24
• 3.1.1 有限差分法23-24
• 3.1.2 边界元法24
• 3.1.3 有限元法24
• 3.2 电磁场有限元法基本原理24-32
• 3.2.1 边界条件24-25
• 3.2.2 边值问题和条件变分问题25-26
• 3.2.3 剖分插值26-27
• 3.2.4 条件变分问题离散化27-29
• 3.2.5 非线性问题的求解29-31
• 3.2.6 磁矢位的应用31-32
• 3.3 高效节能异步电机电磁场的有限元法32-45
• 3.3.1 高效节能异步电机的边界条件32-33
• 3.3.2 高效节能异步电机场域的剖分与运动问题的处理33-35
• 3.3.3 高效节能异步电机有限元方程的离散化35-40
• 3.3.4 高效节能异步电机基本方程的建立40-41
• 3.3.5 高效节能异步电机的基本方程41-45
• 第4章 高效节能异步电机电磁场有限元分析与计算45-59
• 4.1 Ansys 电磁场分析软件45
• 4.2 Ansys 对高效节能异步电动机的分析过程45-50
• 4.2.1 建立模型46-47
• 4.2.2 定义单元类型和材料属性47-48
• 4.2.3 单元网格的划分48-49
• 4.2.4 施加载荷和求解49
• 4.2.5 后处理49-50
• 4.3 高效节能异步电动机永磁体和磁轭尺寸的确定50-59
• 4.3.1 磁力线仿真结果51-53
• 4.3.2 节点磁通密度仿真结果53-58
• 4.3.3 仿真计算结果分析58-59
• 第5章 高效节能异步电机样机研制59-68
• 5.1 高效节能异步电动机样机59-60
• 5.2 电机实际应用中存在的问题60
• 5.3 转轴的研制60-61
• 5.4 内转子的研制61-62
• 5.5 外转子的研制62-67
• 5.5.1 电机转轴与法兰盘配合处力学分析与结构设计62-64
• 5.5.2 法兰盘尺寸设计64-66
• 5.5.3 硅钢片设计66-67
• 5.6 研制结果67-68
• 第6章 试验和结果分析68-77
• 6.1 电机试验要求68-69
• 6.1.1 试验电源68
• 6.1.2 测量仪器68-69
• 6.1.3 测量要求69
• 6.2 电机试验69-73
• 6.2.1 空载试验70-71
• 6.2.2 负载试验71-73
• 6.3 试验结果分析73-76
• 6.3.1 功率因数特性cosφ_1=f(P_2)分析73-74
• 6.3.2 效率特性η=f(P_2)分析74-75
• 6.3.3 定子电流特性 I_1=f(P_2)分析75
• 6.3.4 其他特性分析75-76
• 6.4 试验总结76-77
• 第7章 总结和展望77-79
• 7.1 总结77-78
• 7.2 今后研究工作的展望78-79
• 参考文献79-82
• 附录1 电机检验报告(浙江省机电产品质量检测所)82-87
• 致谢87-88
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果88

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