《高压大功率异步起动永磁同步电机设计与分析》.pdf

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1、第48卷第6期'IL1I!机Vo1．48．No．6MICROMOTORS2015矩6月Jun．2015高压大功率异步起动永磁同步电机设计与分析赵燕云，马宪民(西安科技大学电气与控制学院，西安710054)摘要：针对高压大功率异步起动永磁同步电机的起动问题，基于一台3kV，400kW实心转子异步起动永磁同步电动机，利用有限元方法建立电机的二维仿真模型，对比分析了叠片转子和实心转子结构电机的起动性能，仿真结果显示这种电机在起动电流允许情况下，起动转矩明显大于叠片转子结构电机。通过改变电机的相关结构参数包括电机的气隙长度

2、、极间导条数量、导条尺寸等分析其对电机堵转性能的影响规律，改变电机气隙的不均匀程度，分析其对电机起动过程中的稳态损耗的影响规律。关键词：实心转子；异步起动永磁同步电动机；有限元方法；堵转特性；不均匀气隙中图分类号：TM351；TM341文献标志码：A文章编号：1001—6848(2015)06．0042．05DesignandAnalysisofHighVoltageHighPowerLSPMSMZHA0Yanyun，MAXianmin(SchoolofElectricalandControlEngineering

3、，"anUniversityofScienceTechnology，Xi"an710054，China)Abstract：Duetothestartingproblemsofhighvoltagehighpowerline—startpermanentmagnetmotor(LSPMSM)．Theperformanceofsolid-steelandsiliconrotorwasanalyzed．A3kV，400kWsolid—steelrotorwasdesignedandoptimized．Usingfinit

4、eelementmethodtoestablishtwo—dimensionalsimulationmodel，thesimulationresultshowsthatundertheconditionofstartingcurrentallowed，thesolid-steelmotorhaslargerstartingtorquethansiliconrotormotor．Theefectlawsofthemotorstallperformanceweredrawn，bychangingtherelevants

5、tructuralparameterssuchasthelengthofairgap，thequantityofcopper-bars，thecopper—barsizeetc．Inaddition，thesteadylossofmotorworkingatdiferentunevenairgapwascompared．Keywords：solid—steelrotor；LSPMSM；finiteelementmethod；stallperformance；unevenairgap电机转差率的变化而发生变化，所以实

6、心转子永磁0引言电机的起动过程分析十分复杂_5J。综上所述，可以永磁同步电动机的功率因数比电励磁同步电机尝试将两者结合，形成实心转子与笼条的复合结构，的高很多，由于永磁体的存在，省去了励磁系统，并对这种结构的电机进行仿真分析。相应减小了励磁系统的损耗，增大了电机的效率，本文设计了一台400kW，3kV的异步起动永磁这种电机在节能领域的应用前景十分乐观I1引。同步电机，提出了用导条复合实心转子的新型电机异步起动永磁同步电机因为拥有和感应电机一转子结构，用有限元软件搭建二维模型进行仿真分样的自起动能力而广泛的应用于工农

7、业生产中。实析，并验证这种设计的可行性。分析了电机起动过心转子是由整块实心钢构成，起动过程依靠实心转程中各部分磁密的变化情况，并且通过改变该电机子中感应的涡流作用产生的转矩得以起动。一般情的相关结构参数，仿真并得出电机的堵转性能变化况下，笼型转子电机的起动电流较大而起动转矩较规律，对于高压大功率异步起动永磁同步电机的设小，而且转子的机械强度较弱，在重载起动和拖动计具有借鉴意义。大转矩惯量的机械负载时容易出现断笼甚至烧毁电1初始方案确定机的情况4J。实心转子机械强度高，结构简单，起动性能优良，但是铁磁材料导电性差，起

8、动过程由1．1初始模型尺寸的确定于电机的磁场变化情况十分复杂，转子的参数会随本文对实心转子的异步起动永磁同步电机进行收稿日期：2014—10—28基金项目：国家自然科学基金项目(51277149)；陕西省教育厅专项计划(14JK1459)。作者简介：赵燕云(1977)，女，博士研究生，讲师，研究方向为电机与电器，风力发电。马宪民(1954)，男，博士，博士研