单相自起动永磁同步电机电磁分析

作     者：蔺江磊 

作者单位：青岛大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴新振

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：单相永磁同步电机 径向气隙磁密 参数计算 磁路法 有限元法 

摘      要：单相自起动永磁同步电动机在接通单相工频交流电源后不需要任何控制装置就能够实现自起动,在结构上比无刷直流电机等永磁电机要简单;而与同容量的单相异步电动机相比,其效率却能提高。总之,单相自起动永磁同步电动机具有结构简单、效率高、生产成本低等诸多优点,在家用电器领域中有着广阔的应用前景。本课题从电机的结构特点和基本原理出发,对电机的径向气隙磁密、绕组电感、反电动势以及磁阻转矩等重要参数和性能指标进行详细分析和计算,为该电机的优化设计打下了理论基础。 径向气隙磁密计算是进行电机设计的基础,也是进一步分析电机振动和噪声的前提。本文用磁路法计算电机的径向气隙磁密,针对定子端口处磁通分布无法考虑之难点,利用Schwarz-Christoffel变换构造出考虑齿槽效应的气隙相对比磁导函数,进而求出定子端口处磁密分布。另外,针对定子电流波形与永磁转子轴线间的相互关系,用二维有限元法对两种运行情况下电机磁场进行分析,给出了四种典型模式下磁力线分布图和径向气隙磁密波形。 为克服磁路法和磁场有限元法之不足,本文在用二维有限元法求解出电机三种典型情况下磁力线分布图和径向气隙磁密波形的基础上,根据双反应理论,将磁势分解到直轴和交轴,然后利用叠加原理计算出定子绕组施加电流后的磁密波形。从而准确快速地求解出电机转子处于任意位置、定子绕组施加任意电流时的径向气隙磁密波形。 本文分别利用磁路法和有限元法,对电机的定子绕组电感、反电动势以及磁阻转矩进行了计算,并通过实验验证了计算的可靠性和准确性。本文工作为该电机的进一步深入研究奠定了基础。