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复合笼型转子异步电动机的设计及起动性能的研究

作　者: 刘涛
导　师: 胡岩
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 复合笼型转子多层理论等效电路法有限元法起动性能
分类号: TM343
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

复合笼型转子异步电机采用复合笼型转子来代替实心转子,转子外层采用钢套或铜铁合金层,转子内层采用普通鼠笼绕组,使电机具有实心转子感应电动机优良的起动性能,适用于重载起动;在额定运行时,电机效率和功率因数较实心转子异步电动机又有很大程度的提高,转子结构简单且坚固。复合笼型转子异步电机良好的起动性能和运行性能使其在一些重负载和大转动惯量场合具有广泛的应用前景。复合笼型转子异步电机由于转子复合层的引入,导致电机的效率和功率因数较普通异步电动机要低,并且设计方法不够完善,使得此类电机的设计成本过高。本文分别从等效电路、多层理论及有限元数值分析方法入手,研究了复合笼型转子电机的设计方法,尤其采用Ansoft Maxwell二维有限元软件深入分析了电机磁场及涡流场,并对电机的设计方法进行了研究和试验验证。采用等效电路法对复合笼型转子异步电机进行了研究。应用此法对复合笼型转子参数进行计算,进而计算出电机的性能参数,通过对比分析计算结果和实验结果,总结应用此法来解决复合笼型转子参数计算问题的优缺点。阐述了应用多层理论方法分析复合笼型转子异步电机的基本原理,应用此法对转子参数进行了计算和分析。通过分析计算结果,证明应用此法进行转子参数计算具有一定误差,但此法可以充分考虑转子各层材料磁密及磁导率随转差率的变化情况,为复合笼型转子异步电机的设计提供了一定的参考依据。基于Ansoft MAXWELL有限元软件,建立复合笼型转子异步电机的二维“场-路-运动”耦合有限元模型,直接计算电机在不同转差运行下磁场分布,进而计算电机性能参数。分析了复合层不同材料和厚度的选取对电机性能有一定的影响;通过对电机性能参数动态变化过程的分析,验证了复合笼型转子结构设计的合理性;通过对比计算结果和实验数据,验证此计算方法满足工程精度要求。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-19
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 课题意义  11-12
  1.3 国内外发展现状  12-17
    1.3.1 国外研究概况  12-14
    1.3.2 国内研究概况  14-17
  1.4 课题的主要研究方法及研究内容  17-19
第二章应用等效电路法对复合笼型转子参数的计算及分析  19-34
  2.1 引言  19
  2.2 复合笼型转子异步电机模型及等效电路  19-21
    2.2.1 复合笼型转子异步电机的一般模型  19-20
    2.2.2 基于双层鼠笼转子模型的等效电路  20-21
  2.3 复合笼型转子异步电动机的转子参数和性能分析  21-32
    2.3.1 复合笼型转子异步电动机等效电路法转子参数计算  21-27
    2.3.2 计算结果分析  27-32
  2.4 复合笼型转子异步电机电磁计算框图  32-33
  2.5 本章小结  33-34
第三章应用多层理论对复合笼型转子参数的计算及分析  34-43
  3.1 引言  34
  3.2 多层理论计算模型及基本方法  34-39
  3.3 计算结果分析  39-42
  3.4 本章小结  42-43
第四章复合笼型转子异步电机的有限元计算及性能分析  43-68
  4.1 引言  43
  4.2 有限元方法简介  43-45
  4.3 复合笼型转子异步电机的场路运动耦合模型  45-48
    4.3.1 基本假设  45
    4.3.2 二维非线性正弦涡流场的边界条件和基本方程  45-47
    4.3.3 二维场路运动耦合方程  47-48
  4.4 转子复合层材料的选取  48
  4.5 电机内电磁场计算及分析  48-61
    4.5.1 有限元网格的特殊处理  48-50
    4.5.2 不同转差率下磁场分布的计算分析  50-61
  4.6 复合层不同材料对电机起动性能的影响分析  61-66
    4.6.1 合金层不同电阻率对电机起动性能的影响  61-62
    4.6.2 合金层不同磁导率对电机起动性能的影响  62-63
    4.6.3 复合层不同材料的电动机起动过程的动态分析  63-66
  4.7 合金层不同厚度对电机起动性能的影响分析  66-67
  4.8 本章小结  67-68
第五章结论  68-69
参考文献  69-72
在学研究成果  72-73
致谢  73

复合笼型转子异步电动机的设计及起动性能的研究

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