【摘 要】
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传统电机主要有鼠笼式异步电机、绕线式异步电机、永磁同步电机、电励磁同步电机和其他特种电机。鼠笼式异步电机功率因数较低,绕线式异步电机和电励磁同步机存在电刷滑环可靠
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传统电机主要有鼠笼式异步电机、绕线式异步电机、永磁同步电机、电励磁同步电机和其他特种电机。鼠笼式异步电机功率因数较低,绕线式异步电机和电励磁同步机存在电刷滑环可靠性差的问题,永磁电机的成本随着稀土材料价格的上涨有较大幅度的提高。因此,开发一种既无刷可靠、又励磁可控的新型高性能交流电机具有重要的应用前景。本文研究的无刷电励磁同步电动机是一种新型的电动机,与常规电动机在结构上有较大不同。该种电动机可以自起动并取消了电刷和滑环,甚至基本免维护,可以应用在一些恶劣的防爆环境条件下。首先,本文在了解无刷电励磁同步电机结构特点及运行原理基础上,对复合转子和径向叠片磁阻转子进行结构设计和耦合能力的研究,比较这两种转子结构对无刷电励磁同步电机磁场调制效果的影响,得出电机耦合能力最好的结构设计方案。其次,对两种不同转子无刷电励磁同步电动机进行了参数计算,路算得到功率绕组和励磁绕组的电阻值;利用Ansoft进行有限元计算,仿真得到电机绕组的电感参数值。详细分析研究了该种新型电动机的动态特性,包括起动性能和牵入同步特性等,分析了在什么情况下牵入同步的时间最短,并且定子电流所造成的冲击最小以及突加负载性能等。最后,设计了一台功率为20kW的6+2极无刷电励磁同步电动机。电机定子的功率绕组采用双层短距分布绕组,励磁绕组采用单层同心式绕组,转子采用磁障转子和笼型转子相结合的复合转子结构。同时计算和分析了该电动机各部分损耗,包括定子铁耗、铜耗,转子铁耗、铜耗等,对如何降低损耗,提高电机效率做了一定的研究,为今后无刷电励磁同步电机的设计提供了理论基础。
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