矿用电机车同步牵引电机设计.pdf

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1、第33卷第04期煤炭技术V01．33No．042014年04月CoalTechnologyApr．2014doi：10．133016．cnki．ct．2014．04．065矿用电机车同步牵引电机设计李井柱‘(国投新集能源股份有限公司．安徽淮南232001)摘要：传统的蓄电池电机车一般采用三相交流异步电机。提出采用新型的内置式IPM结构永磁同步电机作为矿用蓄电池机车动力源，设计并仿真计算了永磁同步电机。通过Ansys—Ansoft和Mechanical软件仿真表明。IPM结构的永磁同步电机具有磁阻转矩大、效率高、节约能源等优点．在煤矿运输系统中

2、具有广阔的应用前景。关键词：同步电机；内置式；仿真；电力牵引中图分类号：TD614文献标志码：A文章编号：1008—8725(2014)04—0174—02PMSMDesignofMineBatteryLocomotiveLIJing-zhu(SDICXiEnergyCo．，Ltd．，Huainan232001，China)Abstract：Three—phaseACinductionmotorisgenerallyusedforthetraditionalbatterylocomotive．Thenewpermanentmagnetsync

3、hronousmotorwithbuilt——inIPMstructureistakenasapowersourceofminebatterylocomotives．Apermanentmagnetsynchronousmotorisdesignedandsimulated．Ithaslotsofbenefits，suchashigherreluctancetorque，highereficiencyandsavingenergy．ThiswillbesimulatedbyAnsys-AnsoflandMechanicalsoftware．I

4、thasbroadprospectsforapplication．Keywords：PMSM；IPM；simulation；electrictraction0引言￡d=L十l(2)蓄电池电机车．采用的是直流电动机串电阻调=+L1(3)速，具有启动转矩大、控制简单等优点。但由于在控电枢端电压由电枢绕组电阻尺、电感压降和旋制中采用串电阻调速．其火花对于井下恶劣的工作转电势平衡．可得电压方程条件形成危险性。增加了电机防尘、防爆等成本。异[]=[][窆]+p[：]+[：]=步电机具有结构简单、坚固耐用、成本低廉及运行可靠等特点一般情况下．达到相同n曲

5、线下的耻1+异步电机体积要比同步电机大30％左右永磁同步电机转子上没有励磁绕组．磁场靠永磁体产生：一三](4)方面可以形成很强的气隙磁场．另一方面转子部分式中P——微分算子．p=d／dt；没有励磁损耗．不需要冷却装置：永磁电机的最大∞——电机电角速度。优点就是其高能量密度和效率、体积小、惯性低、响由于电阻压降远小于旋转电势(在转速较高时)，应快因此．本文采用永磁同步电机作为现代矿用可忽略电阻上的电压降，式(5)可简化为蓄电池电机车牵引核心动力1永磁同步电机数学模型州三】(5)为了更好地设计同步电机．首先研究同步电机的对于对应的ccJ．电机稳态

6、时．由式(1)和式(3)可d口轴下的数学模型。参考轴定义为电机定子A相绕解得idi和、，则电磁转矩组轴线，且／4轴与转子磁极直轴(d轴)的零位置重T1=÷p(iq-~b)=[iq+(Lz-L)](6)合。基于幽轴系永磁同步电机的数学模型如下：式中P——电机的极对数。幽轴的磁链包含电枢电流、励磁磁链和永2永磁同步电机结构磁体磁链永磁电机结构，可以分为表贴式(SPM)和内置式(IPM)2种。不管是SPM或者是IPM，均可采用集【J【0L¨i+0J【Jg中绕组结构和分布短距绕组结构．SPM电机由于考式中、——幽轴电感，包括电枢反应电感L虑到高速下转

7、子离心应力等安全性因素影响．不适L和电枢绕组漏电感L。应做高速电机而内置式永磁电机因为有凸极率．