可控电源供电电机的设计与分析 教学课件 作者 赵争鸣 第2章　电 机 设 计.pptx

《可控电源供电电机的设计与分析 教学课件 作者 赵争鸣 第2章　电 机 设 计.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、可控电源供电电机的设计与分析第2章　电机设计2.1　常规电机设计原则2.2　可控电源-电机设计策略2.3　尺寸公式及输出函数2.4　转子槽形设计2.5　可控电源-电机设计软件编程2.1　常规电机设计原则2.1.1　常规电机设计流程2.1.2　常规设计特点及其用于可控电源-电机设计的局限性2.1.1　常规电机设计流程图2.1　常规设计模型的设计流程图2.1.2　常规设计特点及其用于可控电源-电机设计的局限性从图2.1显示的常规电机设计模型的流程图可以看出，常规电机设计模型有以下几个特点：1)先设计主要尺寸，然后设计次要尺寸，设计过程为串行。2)设计的顺序是：

2、先设计定子内径(转子外径)，再设计槽形尺寸，最后设计定子外径和转子轴径。3)主要尺寸的设计公式形式简单，主要尺寸的设计自由度很高。4)设计过程对经验参数的依赖性很大。2.1.2　常规设计特点及其用于可控电源-电机设计的局限性常规电机设计模型的局限性在于：1)主要尺寸设计公式只能得到定子内径和铁心有效长，而定子外径和转子轴径却要到设计最后才能得到，对体积设计的把握不够。2)主要尺寸的设计需要选择L/Di1的值。3)在开槽和绕组设计的过程中采用了很多经验参数，例如对槽满率的估计，对槽形的比例选择等等。4)电机的设计过程为串行，割裂了主要尺寸与电机槽形、绕组之间

3、的关系。2.2　可控电源-电机设计策略2.2.1　选取最大效率和功率因数2.2.2　转子槽形优化2.2.3　取消定转子槽数匹配的限制2.2.1　选取最大效率和功率因数电机最大效率和最大功率因数能够加入电机尺寸公式，以获得最大功率密度。如在式(2-2)中，原来的电机效率η和功率因数cosφ为额定值，不一定是电机的最大效率和最大功率因数，因此电机常数C的数值也不是最小值。则在式(2-1)中，电机功率密度P/D2i1L不是最大值。而由于变频变压电源的供电，电机将被控制在更高的效率和功率因数下运行，则会有比原来更高的额定效率和功率因数，可以获得更高的输出功率密度。

4、在恒频恒压电源供电下，常规电机起动时的起动电流约为电机额定电流的5~7倍，起动电流过大常烧坏电机或严重影响其他电气设备运行；而起动转矩只有额定转矩的0.6~1.0左右，起动转矩过小则不足以起动电机，尤其对于负载转矩较大的系统更是不能正常起动。因此，为减小起动电流，提高起动转矩，常规电机设计时要将电机转子槽形设计成特别的形状，如图2.2所示,即为深槽和双笼形槽，主要目的为增加起动时的转子电阻以提高起动转矩。但是，由于转子电阻的增加和漏电感的增加，在提高了转子转矩的同时也降低了电机正常运行时的效率和功率因数。而采用变频变压电源，电机的机械特性曲线可以平移，可以

5、将电源频率调至适当的数值，得到所需要的起动转矩。2.2.2　转子槽形优化2.2.2　转子槽形优化图2.2　深槽和双笼形槽示意图2.3　尺寸公式及输出函数2.3.1　定子设计公式的推导2.3.2　转子尺寸公式的推导2.3.3　自适应设计模型的设计流程2.3.4　自适应模型的特点2.3.1　定子设计公式的推导图2.3　定子齿槽尺寸图2.3.1　定子设计公式的推导2.3.2　转子尺寸公式的推导表2.1　转子电动势取值范围表2.1　转子电动势取值范围2.3.3　自适应设计模型的设计流程图2.4　自适应设计模型流程图2.3.3　自适应设计模型的设计流程图2.5　输出

6、函数(λ)曲线2.3.4　自适应模型的特点(1)模型参数的自适应　自适应模型能够通过转子电流密度的反馈，对设计参数λ进行自适应调整选择，在电机设计过程中完成λ参数的优化，最终使电机设计被电机电磁负荷的设定所控制。(2)主要尺寸与次要尺寸的并行设计　在定子设计公式中，电机的主要尺寸如定子内外径、铁心长等都是与定子其他尺寸(如定子槽尺寸)的设计共同完成的。(3)经验参数的消除　对不同的槽形进行精确的定量计算，以及在自适应过程中对λ这个重要参数进行优化，使设计对人的依赖性大大减小，经验设计的成分削减到最小。2.3.4　自适应模型的特点(4)与适用于变频调速系统

7、电机设计的匹配　从模型的外部看，电机的设计只受电机电磁负荷设定值的控制。2.4　转子槽形设计2.4.1　常规电机设计对转子槽数选择的考虑2.4.2　常规电机设计对转子槽形选择的考虑2.4.3　常规电机转子槽设计的矛盾2.4.4　电机转子槽设计概念2.4.5　转子槽形分析2.4.6　槽数变化分析2.4.1　常规电机设计对转子槽数选择的考虑(1)附加同步转矩　定子磁动势有空间高次谐波，其转速固定不变；转子转差频率电流产生转子磁动势也有空间高次谐波，其转速是转子转速的函数。(2)附加异步转矩　定子电流产生的磁动势中，有一系列的高次谐波，它们各有不同的极数，以不同

8、的转向和转速旋转。(3)单向振动力　单向振动力是转子在转动过程中受