实心转子屏蔽电机电磁参数计算与性能分析

作     者：赵博 

作者单位：哈尔滨理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁艳萍

授予年度：2008年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：有限元 屏蔽电机 实心转子 电磁参数 屏蔽损耗 

摘      要：屏蔽电机是专为屏蔽电泵配套的特种电机。因屏蔽电机整体沉浸在传输液中,故在定转子上增加了起电气绝缘和耐腐蚀作用的定转子屏蔽套,屏蔽套材料一般采用高电阻率、高机械强度不导磁的不锈钢板材焊接而成。屏蔽套的使用使得定转子之间的气隙长度增加,对电机性能影响较大,也对电机的设计和分析带来了一些新的问题,如参数计算问题、磁饱和问题、损耗计算问题等等。 本文在综述屏蔽电机的发展概况以及国内外的研究现状的基础上,针对屏蔽电机结构特点和工程设计要求,从磁场分析的角度对冲片转子、实心转子屏蔽电机的电磁设计和性能分析进行了较为深入的探讨和研究。 首先以两台双速双绕组的屏蔽电机样机为例,利用二维涡流场有限元法计算了电机在起动、理想空载、非理想空载、额定负载四种不同工况下的主要性能参数指标,并进行了横向对比,分析了屏蔽套对计算结果的影响。其次,本文利用运动有限元法计算了屏蔽电机的空载起动和负载起动两种工况下各时刻电机的电流、电磁转矩、负载转矩和转速等一系列动态参数曲线族,同时得到了各起动时刻电机的磁场分布图。计算过程中建立了负载转矩和水磨损耗等效转矩的数学模型,考虑了幅值与转速的关系,使起动性能的计算更符合实际情况。最后,鉴于目前国内的工程设计人员仍习惯采用等效电路的方法研究屏蔽电机的实际情况,本文在二维似稳涡流场计算结果的基础上,利用能量法、损耗法提取定转子屏蔽套和转子实心部分的等效阻抗参数,并建立了屏蔽电机的集总参数等效电路模型,讨论了屏蔽套的相对磁导率变化对电机性能和屏蔽套损耗的影响,为工程设计提供了理论依据。在此基础上,修改了普通三相感应电动机设计公式,形成了适合屏蔽电机的电磁设计要求的电磁设计软件。