本文關鍵詞：自起動永磁同步電機起動性能的研究

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【摘要】：較之異步電機,永磁同步電機的功率因數(shù)和效率更高,而且具有體積小和運行范圍寬的優(yōu)勢,加之我國稀土資源儲量豐富,發(fā)展稀土永磁電機條件得天獨厚,因此近年來,永磁電機發(fā)展迅猛,大有取代感應電機的趨勢。同感應電機不同的是,永磁同步電機無法上電自起動,需要借助驅(qū)動器來對其進行控制方可順利運行;而自起動永磁同步電機既繼承了永磁同步電機穩(wěn)態(tài)運行時的優(yōu)點,同時由于轉(zhuǎn)子上起動繞組的存在,使其具備了感應電機的自起動能力,因此該種電機省卻了較為昂貴的驅(qū)動器和傳感器,適用于不需要精確控制的場合,并在工業(yè)中逐漸地推廣和應用起來,受到越來越多專家學者的關注與研究。但與感應電機不同的是,自起動永磁同步電機的轉(zhuǎn)子中同時存在起動繞組與永磁體,一方面使得轉(zhuǎn)子設計空間受限,另一方面也使得電機的起動過程變得更為復雜;為了獲得較優(yōu)的起動性能,我們需要對這種電機的起動性能進行全面和深入的探究。首先對電機的起動過程進行了理論分析,并從轉(zhuǎn)子槽參數(shù)入手,分析了轉(zhuǎn)子槽數(shù)、槽型和槽深度這三個參數(shù)的變化對自起動永磁同步電機起動性能的影響,得出了不同轉(zhuǎn)子槽型參數(shù)下電機的起動性能變化規(guī)律。接著對不同鼠籠材料對電機起動性能的影響進行了研究,主要從單一鼠籠材料和復合籠條結(jié)構(gòu)兩方面進行了分析:單一鼠籠材料部分分析了鼠籠分別采用鑄鋁、鋁、黃銅、青銅、銅等材料時電機的起動性能;復合籠條結(jié)構(gòu)部分主要對鑄鋁和銅兩種材料的不同組合情況下電機的起動性能進行了分析,并得出了最優(yōu)方案。然后對不同功率下電機的鼠籠進行了優(yōu)化設計以提高其起動性能,在前述18.5k W電機的基礎上,分別對11kW、15k W和22k W電機進行了建模,并對這三種功率下的鼠籠設計進行了優(yōu)化,在這個過程中總結(jié)出鼠籠的設計參數(shù)與電機功率之間的關系,并得到了相應的經(jīng)驗公式。接著對自起動永磁同步電機不同起動方式進行了研究,主要對實心轉(zhuǎn)子和導電套式起動進行研究,分析其起動性能,同時考慮實心轉(zhuǎn)子加鼠籠以及導電套式轉(zhuǎn)子加鼠籠對電機起動性能的影響,并與單實心轉(zhuǎn)子起動、單導電套式起動進行對比,得出結(jié)論。最后對7.5k W的自起動永磁同步電機進行了仿真分析與實驗測試,主要對電機進行了空載和負載仿真,得到了電機起動性能的相關曲線及參數(shù);接著根據(jù)前述鼠籠優(yōu)化經(jīng)驗結(jié)論對該樣機的鼠籠進行了優(yōu)化,并對新方案進行了空載和負載起動仿真,通過與原方案對比,得出新方案起動性能得到提高的結(jié)論;最后對樣機進行了空載和負載實驗測試,通過對仿真結(jié)果與實驗結(jié)果的對比驗證了仿真結(jié)果的準確性。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM341

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