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高压隔离开关非对称绕组电机机构的设计研究

作　者: 乔春雨
导　师: 林莘
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 高压隔离开关电机操动机构非对称绕组电机电机设计仿真
分类号: TM303
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 25次
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内容摘要

对高压隔离开关而言,要求操动机构响应快、具有较高的输出扭矩。现有的电机操动机构大都需要一整套机械减速构成,零部件多,传动机构复杂,可靠性低,且运动过程不可控。因此有必要研究设计一种输出转矩大、传动机构简单可靠、且运动末期撞击小的驱动电机直接驱动隔离开关。本文根据机构侧的等效负载转矩、转动惯量及运动特性曲线,选取确定电机结构及主要参数,设计了一种非对称绕组定子结构的永磁电机。对所设计电机进行有限元仿真,验证电机设计的合理性。最后,对不同结构参数及不同结构下电机的动态特性进行仿真,分析电机主要结构及参数对动态特性的影响。主要工作内容如下:首先,提出一种电机操动机构的设计方法,分析真空断路器传动机构运动特性,确定操动机构驱动电机的设计要求。通过对已有真空断路器分析及分合闸操作实验,得到电机操动机构的实验数据,验证这种设计方法的可行性,在下一步用于设计隔离开关电机操动机构。其次,对隔离开关运动过程进行计算分析,得到电机侧负载转矩、等效转动惯量及触头侧行程与机构侧转角的对应关系。根据隔离开关对机构的要求,设计永磁无刷直流电机,确定电机各个结构参数,并对电机各个转角下电磁场进行分析,得到电机空载及最大电流下磁通和磁密分布图,验证电机气隙磁密及磁路可以达到设计要求。最后,对隔离开关分合闸过程进行仿真,得到分合闸过程中电机电流、转矩、转速和转角随时间变化曲线,归算得到触头侧分合闸时间及分合闸速度。分别对不同结构参数下电机进行动态特性仿真,分析结构参数对动态特性的影响。对两种定子绕组结构的电机进行动态特性仿真,对比分析两种定子结构电机的优缺点。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-16
  1.1 课题的背景及意义  10
  1.2 隔离开关的操动机构  10-12
  1.3 高压开关电机操动机构  12-13
  1.4 课题来源及工作内容  13-16
第二章电机操动机构的设计方法  16-22
  2.1 电机操动机构的设计方法  16-17
  2.2 真空断路器电机操动机构的研究  17-21
    2.2.1 真空断路器特性分析  17-18
    2.2.2 电机操动机构的实验研究  18-21
  2.3 小结  21-22
第三章高压隔离开关操动机构分析  22-28
  3.1 高压隔离开关的额定数据  22-23
  3.2 传动机构的设计分析  23-27
  3.3 驱动电机的设计指标  27-28
第四章非对称绕组结构永磁电机设计  28-43
  4.1 永磁无刷电机工作原理  28-30
  4.2 永磁无刷电机的设计  30-35
  4.3 永磁无刷电机的电磁场有限元分析  35-42
    4.3.1 非对称绕组电机的磁场分析  36-40
    4.3.2 对称绕组电机的磁场分析  40-42
  4.4 小结  42-43
第五章非对称绕组结构永磁电机的仿真分析  43-56
  5.1 永磁无刷直流电机的数学模型  43-44
  5.2 隔离开关分合闸仿真结果  44-48
  5.3 主要结构参数对动态性能的影响分析  48-53
  5.4 两种定子绕组结构电机的动态性能仿真分析  53-54
  5.5 小结  54-56
第六章结论  56-57
参考文献  57-60
在学研究成果  60-61
致谢  61

高压隔离开关非对称绕组电机机构的设计研究

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