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时间:2020-03-27
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1、压缩机用无刷直流电机的设计与研究彭峰,谷爱昱,梁德志,罗志伟(广东工业大学自动化学院,广东广州5100O6)DesignofandResearchonBrushlessDCMotorforCompressorsPENGFeng,GUAiyu,LIANGDezhi,LUOZhiwei(FacultyofAutomation,GuangdongUniversityofTechnology,Guangzhou510006,China)摘要:针对电机的性能要求指标,根据电机电0引言磁设计方法来确定电机的主要尺寸。无刷直流电机的转矩波动会引起电机的振动、产生电机噪声,压缩机是将低压气
2、体提升为高压气体的一种从而影响电机的性能。齿槽转矩是引起电机转矩从动的流体机械,是制冷系统的心脏。它从吸气管吸人低温低压的制冷剂气体,通过电机运转带动活波动的重要因素,基于Maxwell建立该电机的二维塞对其进行压缩后,向排气管排出高温高压的制冷模型,对其进行有限元分析,并利用不等厚永磁体剂气体,为制冷循环提供动力,常见的有家用冰箱的方法来降低该电机的齿槽转矩。最后通过Max—和空调的压缩机。well仿真对比,验证降低齿槽转矩方法的可行性。永磁无刷直流电机与永磁直流电机相比,最大关键词:齿槽转矩;有限元分析;电磁设计的特点是其无电刷和换向器的机械结构,没有激磁中图分类号:T
3、M351损耗,散热容易[1]。无刷直流电机存在的转矩脉动,文献标识码:A使得其在伺服系统中的应用受到了限制,尤其是用文章编号:1001—2257(2015)11—0043—04于视听设备、空调中的无刷直流电机,更要求电机Abstract:Tomeetthemotorperformancere—的运行平稳;因而抑制或消除转矩脉动成为提高无quirements,themaindimensionsofthemotorare刷直流电机性能的关键_2]。determinedaccordingtotheelectromagneticdesign针对无刷直流电机存在的转矩波动导致电机me
4、thodofthemotor.Thetorquerippleofbrush—产生振动和噪声的问题,设计了一款9槽8极的无lessDCmotorcancausethevibrationofthemotor刷直流电机,通过Maxwell软件利用不等厚永磁体andgeneratemotornoise,therebyaffectingmotor的方法来降低电机的齿槽转矩,从而减小无刷直流performance.Coggingtorqueisoneoftheimpor—电机的转矩波动,降低电机的振动和噪声。tantfactorscausingmotortorquefluctuatio
5、n.无刷直流电机的电磁设计BasedonMaxwell。two—dimensionalmodelofthemotorisestablishedtocarryoutfiniteelementa—1.1主要性能指标nalysis.Andmethodslikepermanentmagnetof电机的额定直流电压U===400V,额定功率unequalthicknessareusedtoreducethecoggingPN一5000W,额定转速N===3000r/min,额定功torqueinthemotor.Finally,throughMaxwell率叩一86,永磁材料为粘贴铁
6、氧体。simulation,resultsverifythefeasibilityofthe1.2电机主要尺寸的确定methodforreducingcoggingtorque.无刷直流电机的主要尺寸包括定子外径D和Keywords:coggingtorque;finiteelementanal—铁芯长度L它们与计算功率P、转速、电磁负ysis;electromagneticdesign荷的关系为:DLefNP一aiK。K:ABd(1)收稿日期:2015—08—03计算功率P一1.05PN一5250W,极弧系数a《机械与电子>2015(11)·43·值较大,有待进一步优化,
7、以提高本方案的电机法来减小齿槽转矩。性能。3.2不等厚永磁体不等厚磁极结构如图4所示,普通磁极的内外3齿槽转矩的削弱径同心,圆心为0,此时磁极厚度均匀,为^。当采3.1齿槽转矩的数学表达式用不等厚磁极结构时,磁极内外径不同心,外径对齿槽转矩会引起电机的振动、噪声和转速的波应的圆心为0、内径对应的圆心为0,此时磁极厚动,过大的齿槽转矩还会使得电机的启动困难。齿度^M和气隙长度随位置角变化而变化_5]。偏心槽转矩可以定义为电机不通电时,磁共能相对位置距^为O和0之间的距离,^不同,则气隙磁密径角a的倒数[5],即向分量
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