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永磁无刷直流电动机的设计及其噪声的分析研究

作 者: 陈中科
导 师: 唐任远;陈丽香
学 校: 沈阳工业大学
专 业: 电机与电器
关键词: 永磁无刷直流电动机 风机泵类负载 高效率 低噪声
分类号: TM351
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要


永磁无刷直流电动机用电子换向方式代替了普通直流电动机的机械换向方式,解决了使用电刷和换向器带来的噪声和使用寿命等问题,但保留了普通直流电动机宽阔而平滑的调速性能,具有体积小、质量轻、结构简单、运行可靠、效率高、功率密度高,形状和尺寸灵活多样等优点。永磁无刷直流电动机优良的调速性能可以使其在较大的转速范围内获得较高的效率。本文在分析了风机泵类负载特点的基础上,引入了永磁无刷直流电动机系统。本文的主要内容包括以下几点:首先,根据永磁无刷直流电动机工作方式的特点,利用ANSYS软件计算分析了永磁无刷直流电动机的电磁噪声,并用试验结果验证了计算方法的准确性与可行性。研究分析了电机结构参数对永磁无刷直流电动机电磁噪声的影响,如不同的极槽配合、极弧因数、永磁体磁化方向长度、永磁体形状、定子槽口宽、定子槽口高和定子槽肩角等参数对电磁噪声变化的影响。其次,在分析了永磁无刷直流电动机的特点和性能影响因素的基础上,研发设计了一台额定功率为5.5kW,额定转速为3000r/min,主要工作转速为3000r/min、2400r/min和1800r/min的永磁无刷直流电动机。针对该类型电机的工作特点,选取了电机设计的基本参数,并从极槽配合、定子内外径比率、气隙长度和定子槽面积等方面研究了该类型电机的高效率设计。通过方案对比和优化后,得到了样机的最终设计方案。最后,制作满足设计性能要求的样机,并对样机进行风机泵类负载特性的效率试验和噪声试验,考察和验证样机设计方案的可行性。对比了样机系统和异步电动机变频调速系统的效率,以及各系统内电机本体效率的对比。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-18
  1.1 课题的背景及意义  10-11
  1.2 国内外的研究现状  11-16
    1.2.1 永磁无刷直流电动机的设计与参数计算  11-14
    1.2.2 永磁无刷直流电动机的气隙磁场  14-16
  1.3 本文的主要工作内容  16-18
第二章 永磁无刷直流电机噪声计算与分析  18-41
  2.1 噪声计算的理论依据  18-19
  2.2 永磁无刷直流电机的噪声计算与试验  19-24
    2.2.1 永磁无刷直流电机二维电磁场的有限元计算  19-20
    2.2.2 永磁无刷直流电机径向电磁力的计算  20-21
    2.2.3 永磁无刷直流电机的噪声计算  21-24
  2.3 永磁无刷直流电机的噪声研究  24-40
    2.3.1 极槽配合的影响  25-31
    2.3.2 极弧因数的影响  31-33
    2.3.3 永磁体磁化方向长度的影响  33-34
    2.3.4 永磁体形状的影响  34-37
    2.3.5 定子槽口宽度的影响  37-38
    2.3.6 定子槽口高度的影响  38-39
    2.3.7 定子槽肩角度的影响  39-40
  2.4 本章小结  40-41
第三章 永磁无刷直流电机的设计  41-60
  3.1 绕组相数的选择  41
  3.2 电机控制方式的选择  41-42
  3.3 转子磁路结构的选择  42-44
  3.4 极数的选择  44-45
  3.5 永磁体型号与尺寸的选择  45-47
  3.6 永磁无刷直流电机的高效率  47-54
    3.6.1 极槽配合  48-49
    3.6.2 定子内外径比率  49-51
    3.6.3 气隙长度  51-52
    3.6.4 定子槽面积  52-54
  3.7 永磁无刷直流电机样机的设计  54-57
    3.7.1 样机的主要性能指标要求  55
    3.7.2 样机方案选择及电磁场计算  55-57
  3.8 样机位置传感器的安装设计  57-59
  3.9 本章小结  59-60
第四章 样机制作与样机性能试验  60-67
  4.1 系统的试验方案  60-61
  4.2 系统的试验数据与分析  61-63
  4.3 样机本体噪声的测定  63-66
  4.4 本章小结  66-67
第五章 结论  67-68
参考文献  68-71
在学研究成果  71-72
致谢  72

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 特殊电机 > 永磁电机
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