串励电动机设计与研究

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1、学校代码10699分类号TM344密级学号2009201344题目食物处理器用新型串励电动机设计与研究作者黄其学科、专业电机与电器指导教师罗玲申请学位日期2012年3月西北工业大学硕士学位论文（学位研究生）题目：食物处理器用新型串励电动机设计与研究作者：黄其学科专业：电机与电器指导教师：罗玲2012年3月NorthwesternPolytechnicalUniversityM.S.ThesisTitle：DesignandResearchofNovelUniversalMotorsforFoodProcessorAuthor：HuangQiSpecialty：ElectricMachines&

2、ElectricAppliancesTutor：LuolingMarch，2012摘要串励电动机具有转速高、体积小、起动转矩大的性能特点，广泛应用于家用电器、电动工具和某些专业的工业产品中。随着自动化生产技术的提高，传统的浅槽串励电动机难以实现机械化生产，必须对其结构重新设计。串励电动机定子一般只有两个磁极，深槽结构定子可以缩短激磁绕组端部长度，降低成本；同时可采用机械化内绕设备提高生产效率。深槽串励电动机在生产节约成本上和电机输出性能上都优于普通串励电动机。串励电动机参数的非线性、存在换向器，传统电磁计算方法复杂，新产品的开发周期长、材料浪费多，有限元法成为电磁设计的首选方法。论文以一款食物

3、处理器用串励电动机为研究对象，分析了深槽串励电动机的设计特点。在完成深槽串励电动机的传统电磁设计流程后，采用MagNet电磁场有限元软件对其进行辅助设计：建立深槽串励电动机的MagNet有限元模型，仿真深槽串励电动机的静态磁场分布，分析不同电刷偏移角度、不同激磁绕组匝数和不同电枢总导体数对深槽串励电动机运行性能的影响，根据分析结果完善了深槽串励电动机的电磁设计。结合工程生产实践，论文介绍了深槽串励电动机的加工过程和测试方案，包括耐压测试、空载/负载测试、温升实验和测功机实验。在深入研究深槽串励电动机的设计、加工和测试要点的基础上，论文提出了两绕组四极深槽串励电动机：定子有四个磁极，只绕相对的两

4、个极上的激磁线圈，磁力线经过两侧磁极闭合。论文以相同的技术指标对两绕组四极深槽串励电动机进行电磁设计，并用MagNet有限元软件对其进行仿真分析，仿真结果表明两绕组四极深槽串励电动机相比深槽串励电动机空载转速、负载转速和起动转矩更高，但转矩和电流波动大。论文介绍了串励电动机换向火花的产生原因和危害、换向火花等级的划分原则，分析了如何在电机设计上和生产管理上改善换向火花，并用MagNet电磁场有限元软件仿真分析了不同电刷偏移角度、不同气隙、不同换向片数对改善串励电动机火花的效果。样机的实验结果表明：深槽串励电动机相比普通串励电动机激磁用铜量减少、机械特性更硬；两绕组四极深槽串励电动机相比两极深槽

5、串励电动机电枢绕组用铜量减少、运行性能相近，但温升较高。关键词：深槽，串励电动机，换向，有限元，两绕组四极电机IAbstractUniversalmotorshavehigh-speedrotation,smallvolume,andhighstartingtorque,therefore,theywerewidelyusedinmanydomesticappliancesandpowertools,andincertainspecializedindustrialproducts.Asmechanizationproductiontechnologyimprovement,thetradit

6、ionaluniversalmotorsweredifficulttorealizethemechanizedproduction.Auniversalmotorgenerallyhastwopoles.Deep-slotstatorcouldshortthelengthoftheendportionoftheexcitationwinding,savingtheproducecost;meanwhile,usingthemechanizedwindingequipmentcouldimprovetheproduceefficiency.Comparedwithgeneraluniversal

7、motors,deep-slotuniversalmotorshavegoodadvantagesinbothcostsavingandoperationperformance.Duetothenon-linearparametersandcommutatorofuniversalmotors,thetraditionalelectromagneticcalculationmethodisvery