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考虑电工钢片旋转磁特性的感应电机铁心损耗问题研究

作　者: 李玉梅
导　师: 张艳丽
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 铁心损耗电工钢片有限元分析旋转磁特性感应电机
分类号: TM346
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 53次
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内容摘要

现代电机铁心温度场分析及其结构优化设计对电机损耗的准确计算提出了更高的要求。本文将电工钢片旋转磁特性的模拟与有限元计算相结合，在电机铁心损耗计算中考虑了旋转损耗的影响。在研究了两种不同旋转磁特性模型的基础上，利用FORTRAN语言编制了相应的有限元计算程序，给出了感应电机空载运行时磁场分布，对使用不同磁特性计算得到的铁心损耗进行了对比分析，并通过一台三相感应电机模型实验，验证了上述计算方法的准确性。具体研究内容有：首先，在已有的电工钢片旋转磁特性测量数据的基础之上，研究了一种考虑磁场强度高次谐波的旋转磁特性模型，推导了耦合该磁特性模型的瞬态时步有限元计算公式及方程组，利用FORTRAN语言编制了相应的计算机程序，完成了感应电机磁场瞬态时步有限元分析。同时，在仿真分析时将电机定子和转子之间的气隙分层，在转子不做重新剖分的基础上，实现了转子的灵活转动，避免了转子转动时气隙网格单元的畸变。其次，将基于有效磁参数的复数旋转磁滞模型与时谐有限元计算相结合，给出了相应的有限元求解流程，利用FORTRAN语言实现了感应电机磁场时谐有限元分析，得到了感应电机定子铁心磁场分布。再次，基于上述分析，给出了考虑铁心旋转磁特性的损耗计算方法，得到了铁心损耗分布，并将其计算结果与商用软件的铁心损耗结果进行了对比分析。最后，设计制作了一台三相感应电机，并进行了空载运行实验。选取电机定子铁心齿部及槽底轭部磁通量为比较对象，将实验测量结果与上述不同磁特性模型的有限元数值仿真结果做了对比研究，验证了考虑旋转磁特性模型的感应电机磁场计算方法的准确性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-21
  1.1 课题的研究背景及意义  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-19
    1.2.1 以交变磁化为基础的电机铁耗计算研究现状  12-14
    1.2.2 旋转磁化条件下铁心损耗计算研究现状  14-19
  1.3 本文的主要内容  19-21
第二章考虑高次谐波的旋转磁特性模型及感应电机瞬态有限元分析  21-40
  2.1 电工钢片的旋转磁特性及磁特性测量装置  21-23
  2.2 考虑高次谐波的旋转磁特性模型  23-26
  2.3 基于高次谐波旋转磁特性模型的感应电机瞬态有限元分析  26-39
    2.3.1 感应电机计算模型  26-27
    2.3.2 耦合高次谐波旋转磁特性模型的有限元离散化形式  27-30
    2.3.3 非线性瞬态有限元求解流程  30-32
    2.3.4 旋转电机数值分析中动态网格有限元等效方法  32-34
    2.3.5 计算结果与分析  34-39
  2.4 本章小结  39-40
第三章考虑有效磁参数的旋转磁特性模型及感应电机时谐有限元分析  40-52
  3.1 考虑有效磁参数的旋转磁特性模型  40-44
  3.2 考虑复数旋转磁特性模型的时谐有限元离散化形式  44-45
  3.3 感应电机时谐有限元分析  45-51
    3.3.1 计算程序流程  46-47
    3.3.2 计算结果与分析  47-51
  3.4 本章小结  51-52
第四章不同磁特性模型损耗计算结果的对比分析  52-57
  4.1 不同磁特性模型的损耗计算方法  52-54
    4.1.1 基于商用软件的铁心损耗计算方法  52-53
    4.1.2 基于旋转磁特性模型的铁心损耗计算方法  53-54
  4.2 不同计算模型的铁心损耗对比分析  54-56
  4.3 本章小结  56-57
第五章实验电机模型的设计与结果验证  57-64
  5.1 三相感应电机模型设计  57-61
  5.2 计算结果的实验验证  61-63
  5.3 本章小结  63-64
第六章结论  64-66
参考文献  66-70
在学研究成果  70-71
致谢  71

考虑电工钢片旋转磁特性的感应电机铁心损耗问题研究

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