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同轴式永磁调速装置的电磁场分析
作 者: 段新亮
导 师: 周封
学 校: 哈尔滨理工大学
专 业: 电力系统及其自动化
关键词: 同轴式 永磁调速 电磁场 涡流 扭矩控制
分类号: TM921.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
我国“十二五”规划纲要明确提出要大力发展绿色经济,努力建设资源节约型、环境友好型社会,节能增效就是其中一个重要的举措。目前广泛采用的永磁耦合器虽然可以实现无接触连接,但是无法根据负载变化调节速度,因此对于泵这类广泛应用的工业负载,达不到节能增效的作用。本文研究的同轴式永磁耦合调速装置,不仅可以实现动力设备的无接触式柔性连接,还可以通过改变气隙大小等方式来改变装置的输出扭矩,并实现对转速的控制,可以达到很好的节能增效的效果。作为一种新型的非接触式柔性调速装置,它的应用前景非常广阔。首先,本文分析了国内外永磁耦合技术的发展现状以及该技术的未来发展趋势。通过与其他类型调速装置比较总结出同轴式永磁耦合调速装置的优势特性,并对同轴式永磁耦合调速装置的结构进行了设计。最后对这个装置的节能效果进行了分析和计算。其次,建立了异步式永磁调速装置的二维电磁场理论模型,采用Ansoft有限元分析软件对磁场分布、涡流密度等电磁参数进行了仿真计算,确定了空载和负载不同情况下的电磁场和涡流的分布规律,为该装置的通风散热系统设计和结构优化提供了理论依据。采用虚位移法计算了装置起动到额定负载时的扭矩变化过程,并探讨了不同气隙和接触面积对扭矩特性的影响规律,以及对应情况的定转子损耗变化情况,为装置的稳定性和最大效率优化提供理论指导。研究计算结果表明,采用同轴式结构的永磁调速装置扭矩传递稳定,并可通过改变气隙和改变接触面积,柔性微调转速和扭矩工作点,适合于负载波动的工业应用场合,具有较强的工程实际意义。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-8 目录 8-10 第1章 绪论 10-14 1.1 研究背景和意义 10-11 1.2 研究状况及趋势 11-13 1.2.1 国外研究现状 11 1.2.2 国内研究现状 11-12 1.2.3 发展趋势 12-13 1.3 研究的主要内容 13-14 第2章 同轴式永磁调速装置原理设计及节能分析 14-22 2.1 同轴式永磁调速装置的工作原理 14 2.2 永磁耦合调速装置的优势特性 14-16 2.2.1 永磁磁力耦合器的分类 14 2.2.2 永磁调速装置与变频调速器的比较 14-15 2.2.3 永磁调速装置的优势 15-16 2.3 同轴式永磁调速装置结构设计及分析 16-19 2.3.1 装置结构的设计 16-18 2.3.2 装置关键问题的分析 18-19 2.4 永磁耦合调速装置的节能效果与应用分析 19-21 2.4.1 离心负载的相似定律 19-20 2.4.2 成本计算 20-21 2.5 本章小结 21-22 第3章 同轴式异步永磁调速装置的有限元分析 22-32 3.1 电磁场理论分析的原理与方法 22-23 3.2 二维边界条件 23 3.3 异步永磁调速装置的电磁场数值计算 23-31 3.3.1 异步永磁调速装置模型的建立 23-26 3.3.2 异步永磁装置的磁力线分布 26-28 3.3.3 异步永磁调速装置的磁通密度分析 28-29 3.3.4 异步永磁装置的涡流密度分析 29-31 3.4 本章小结 31-32 第4章 同轴式异步永磁装置的扭矩及铜损耗分析 32-45 4.1 异步永磁装置的扭矩分析 32-34 4.1.1 扭矩的产生原理分析 32-33 4.1.2 异步永磁装置的扭矩分析 33-34 4.2 装置气隙变化对扭矩的影响 34-38 4.3 该装置受力面积的变化对扭矩大小的影响 38-39 4.3.1 同轴式异步永磁耦合装置轴向模型的建立 38-39 4.3.2 该装置模型的定位推力波动观察 39 4.4 同轴式异步永磁耦合装置的铜耗问题 39-44 4.4.1 同轴式异步永磁耦合装置铜耗计算模型 39-40 4.4.2 气隙变化对铜耗的影响 40-41 4.4.3 受力面积的变化对铜耗的影响 41-44 4.5 本章小结 44-45 结论 45-46 参考文献 46-50 攻读硕士学位期间发表的学术论文 50-51 致谢 51
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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气化、电能应用 > 电力拖动(电气传动) > 控制系统
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