异步起动永磁同步电动机若干难点问题的研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51177089
项目类别：
面上项目
资助金额：
60.0万
负责人：
王秀和
依托单位：
山东大学
学科分类：
E0703.电机及其系统
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
杨玉波；张冉；王兴华；朱常青；裴英；赵军伟；杨威；
关键词：
不可逆退磁齿槽转矩异步起动永磁同步电动机电磁振动

项目摘要

目前，异步起动永磁同步电动机在实际应用中仍存在一些较为突出的问题，这很大程度上应归因于对永磁体不可逆退磁、齿槽转矩、电磁振动三个问题缺乏系统深入的研究。.本项目将对这三个难点问题进行研究：（1）通过理论分析、动态仿真、温度场和电磁场的有限元分析，研究非正常工况下永磁体的退磁状态，确定最大退磁，提出避免不可逆退磁的措施；（2）提出适于异步起动永磁同步电动机的齿槽转矩解析方法，导出齿槽转矩和电机结构参数之间明晰的关系，进而得到其削弱方法；（3）提出适于异步起动永磁同步电动机的电磁振动解析方法，确定主要振动力波及其特征，得到其与电机结构参数之间的关系，分析电机的电磁结构及电磁参数等对电磁振动特性的影响，提出削弱电磁振动的技术措施。 .本项目的完成，可为异步起动永磁同步电动机现有问题的解决提供坚实的理论基础和技术措施，对于提高我国永磁电机的理论研究和设计制造水平，具有重要理论意义和实际价值。

结项摘要

目前，异步起动永磁同步电动机的永磁体不可逆退磁、齿槽转矩和电磁振动三个难点问题缺乏深入的研究，这导致该类电机在实际应用中仍存在一些问题，本项目对上述三个难点问题展开了系统的研究：.（1）在永磁体不可逆退磁研究方面，为了更好的反映永磁体的退磁状态，本项目计算了永磁体的最小工作点，并利用永磁体最小工作点的变化反映异步起动永磁同步电动机在瞬态过程中的退磁磁场强度变化。研究了起动过程中及非正常工况下发生最大退磁的规律，并分别给出了最大退磁磁场的确定方法。此外，建立了异步起动永磁同步电动机起动过程中永磁体平均工作点的解析计算模型，可为利用解析方法研究电机瞬态过程中的退磁提供参考。.（2）在齿槽转矩研究方面，由于异步起动永磁同步电动机的定转子双边开槽，这大大增加了其齿槽转矩的解析分析难度。为了降低齿槽转矩的解析计算难度，本项目将整个转子的作用等效为气隙磁动势的分布，进而利用能量法得到了齿槽转矩的解析表达式。分析了电机极槽数配合、定子斜槽及不均匀气隙等对齿槽转矩的影响，研究了通过改变定转子的齿槽参数、磁极偏移等措施削弱电机的齿槽转矩。.（3）在电磁振动研究方面，解析分析异步起动永磁同步电动机电磁振动的关键是电磁力的解析计算，而异步起动永磁同步电动机的定转子双边开槽结构也增加了其电磁力的解析计算难度。本项目采用齿槽转矩研究中转子的处理方法，利用麦克斯韦张量法，得到了电磁力的解析表达式。分析了转子静态、动态偏心对电磁力的影响，并研究了通过改变定转子的齿槽参数等措施抑制电机的电磁振动。此外，以一台1.5kW异步起动永磁同步电动机为样机，实测了其振动频谱，其中的主要频率成分与上述电磁力解析计算模型的结果一致，验证了本项目所提出的电磁力解析计算模型的正确性。.本项目的完成，可为异步起动永磁同步电动机上述三个难点问题的解决提供可靠的理论基础和技术措施，对于提高我国永磁电机的理论研究和设计制造水平，具有重要的理论意义和实际价值。