核主泵屏蔽感应电机电磁设计与电磁噪声研究

作     者：金永星 

作者单位：上海电机学院 

学位级别：硕士

导师姓名：王爱元;顾正东

授予年度：2020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：屏蔽感应电机 电磁设计 电磁噪声 粒子群算法 辅助槽 

摘      要：我国的经济和科学技术实力不断的飞速发展,能源市场出现多元化的局面,清洁能源的比重在逐步的增大,水资源、风资源和核能发电都有了很大的进步。我国的核能发电技术已经发展了几十年,屏蔽感应电机作为核能发电系统中的关键动力设备,对其研究也有了不断的进步。本文以核电用屏蔽感应电机为研究对象,对核屏蔽感应电机本体设计、降低电磁噪声问题进行了深入的研究。首先回顾了屏蔽感应电机的发展历程,介绍了屏蔽感应电机的基本特点。根据核屏蔽感应电机的结构、运行特点以及设计要求,通过磁路计算和磁场有限元计算相结合对一台20kW的核屏蔽感应电机进行电磁设计。将设计的电机参数代入到ANSYS Rmxprt中进行性能的初始计算,根据计算结果调整电磁参数。根据电机电磁设计参数在Maxwell中构建电机2D模型,对屏蔽感应电机进行静态场和瞬态场的电磁计算,同时对屏蔽套涡流损耗和屏蔽套的厚度进行了研究分析,确定最佳屏蔽套厚度。通过有限元建模与计算验证屏蔽感应电机电磁设计的合理性。然后对屏蔽感应电机的气隙磁场以及电磁力波进行了理论分析,推导了电机定子屏蔽套电磁激振力,分析了电机电磁振动与噪声产生的主要原因,利用ANSYS Workbench15.0对电机进行了电磁场、振动场和声场进行仿真计算。利用改进粒子群算法对电机的效率和电磁噪声进行了多目标优化。最后对优化后的屏蔽感应电机三维定子模态进行了仿真分析,利用定子齿开辅助槽降低电机的电磁噪声。