螺杆压缩机用永磁电机电磁设计及转子结构研究

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1、沈阳工业大学硕士学位论文螺杆压缩机用永磁电机电磁设计及转子结构研究TheResearchofPermanentMagnetMotorEectromagneticDesignandRotorStructurewithScrewCompressor作者：褚帅君单位：电气工程学院指导教师：唐任远院士单位：沈阳工业大学协助指导教师：陈丽香高工单位：沈阳工业大学单位：论文答辩日期：2015年03月02日学位授予单位：沈阳工业大学摘要螺杆压缩机作为新一代压缩机，广泛应用于矿山、化工、能源等工业部门，逐渐取代了其他类型的压

2、缩机。此外，螺杆压缩机消耗了太多的能源，是许多企业中的用电大户。因此，降低压缩机的能源消耗实现高效节能成为许多科研院所以及企业当前亟需解决的重大课题。目前，许多企业均选择变频电机替代常规电机来驱动压缩机并取得了一定成效。现在大多数的变频螺杆压缩机均由异步电动机驱动，然而异步电动机效率低、变频控制比较复杂。相比较之下，永磁同步电机具有温升低、力能指标高、良好的起动性能、轻载负荷效率高等优点，是未来螺杆压缩机的发展趋势。本文简要介绍了压缩机用电机的发展，并针对额定功率45kW，转速4000r/min的螺杆压缩机用

3、永磁同步电动机展开研究。首先，针对螺杆压缩机用永磁同步电动机的实际运行情况，调试了8极48槽、6极36槽和4极24槽三种不同极槽配合永磁同步电机电磁设计方案。通过比较分析其性能，确定了永磁同步电动机的极数。其次，进一步对选定极数的永磁同步电动机方案的性能进行分析研究。对采用不同极槽配合、转子磁路结构、气隙长度以及定子内径参数的永磁同步电动机进行对比分析，以确定螺杆压缩机用永磁同步电动机转子内部结构的各项参数。再次，利用ANSYS有限元软件对永磁同步电动机的转子结构进行机械强度分析，通过对转子受力情况的计算结果

4、对比，分析影响转子结构机械强度的关键因素。根据转子结构应力分布的计算结果对其进行优选，从结构上保证电动机安全可靠。最后，利用Solidworks和ANSYS软件，建立了整体的螺杆压缩机转子动态分析模型。通过对上述模型动态特性的分析，得出螺杆转子以及系统整体的固有频率和振型。关键词：螺杆压缩机，永磁同步电动机，转子结构，机械强度分析，固有特性分析IAbstractScrewcompressor,asanewgenerationofcompressoriswidelyusedinmining,chemicalin

5、dustry,energyandotherindustrialsectors,graduallyreplacingothertypesofcompressors.Meanwhile,screwcompressorconsumeslargeamountsofenergyinalotofenterprises.Reducingtheenergyconsumptionofthecompressortoachieveenergy-efficientisthemajorissueformanyresearchinsti

6、tutesandenterprisestobesolved.Atpresent,manyenterprisesreplaceconventionalmotorwithfrequencyconversionmotortodrivethecompressorandachievesomeresults.Now,mostofthescrewcompressorsdrivenbyvariablefrequencyasynchronousmotorshavelowefficiencyandmorecomplexfrequ

7、encyconversioncontrol.Bycomparison,thepermanentmagnetsynchronousmotorwithhighpowerindex,lowtemperature,betterstartingperformanceandhighefficiencyatlightloads,isanidealdrivingmotorofscrewcompressorinthefuture.Inthispaper,thedevelopmentofthecompressormotorisb

8、rieflyintroduced,what’smore,the45kWand4000revolutionsperminutepermanentmagnetsynchronousmotorwithscrewcompressorisstudied.Firstly,accordingtothepracticaloperationofthepermanentmagnetsynchronousmotor(PM