水泵电机电磁设计与优化

发布时间：2017-07-07 14:04

  本文关键词：水泵电机电磁设计与优化

  更多相关文章： 水泵电机 本体设计 参数优化 有限元分析 傅里叶分析

【摘要】：矿山排水电泵是保障矿山安全生产的关键设备,同时也是矿山主要的用电设备,其用电量高达整个矿山用电量的40%,因此,排水电泵的高效节能运转对矿山的节能降耗有着重要的意义。本文主要对充水式潜水电泵中的水泵电机进行了研究,主要工作如下：1.以YBQ-2800/4-S(10000)水泵电机为例,进行电机的本体设计,由于电机的定转子都采用闭口槽设计,与普通的三相异步电动机有较大的不同,用传统公式计算会引起较大的误差。因此对水泵电机的水摩损耗、槽比漏磁导以及气隙系数的公式进行改进,以适应水泵电机的磁路计算,并对2800KW水泵电机进行了详细的磁路计算,设计的结果基本符合预期的目标。2.将水泵电机的电磁计算过程编写成计算机程序,来简化计算过程。探究了电机定转子尺寸、槽数比、气隙宽度、定子导线线径、定转子铁芯长度等对电机性能的影响。3.将水泵电机电磁计算程序嵌入多目标优化程序,选择对电机性能影响较大的参数作为电机的优化变量,对电机的效率、功率因数、起动电流倍数、起动转矩倍数以及最大转矩倍数等多个目标,采用多目标混合模拟退火算法进行优化,将得到优化方案与原方案对比。4.通过对水泵电机进行二维场有限元分析,得到该水泵电机的磁场分布。并对定转子齿部和气隙的磁密波形进行傅里叶分析,得出相关结论,从而验证了设计方案的合理性,同时说明了水泵优化程序的有效性。
【关键词】：水泵电机 本体设计 参数优化 有限元分析 傅里叶分析
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD636
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 研究目的和意义11
• 1.2 国内外发展现状11-14
• 1.2.1 水泵电机国内外发展情况和研究现状11-12
• 1.2.2 水泵电机设计方法的研究现状12
• 1.2.3 电机优化方法的研究现状12-13
• 1.2.4 电机电磁场分析的研究现状13-14
• 1.3 论文的主要工作14-16
• 1.3.1 论文的思路14-15
• 1.3.2 本文的章节安排15-16
• 第二章 水泵电机的电磁设计16-37
• 2.1 引言16
• 2.2 水泵电机的基本结构16-17
• 2.3 水泵电机区别于普通三相异步电机的设计特点17-26
• 2.3.1 机械损耗的计算方法17-20
• 2.3.2 槽比漏磁导的计算方法20-24
• 2.3.3 气隙系数的计算24-26
• 2.4 水泵电机算例26-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 水泵电机设计的程序实现和多目标优化37-58
• 3.1 引言37
• 3.2 水泵电机电磁设计程序的实现37-42
• 3.3 探究影响水泵电机性能的因素42-48
• 3.3.1 改变定子槽口高度对电机性能的影响42
• 3.3.2 改变转子槽口高度对电机性能的影响42-43
• 3.3.3 改变定子槽高对电机性能的影响43-44
• 3.3.4 改变定子槽宽对电机性能的影响44
• 3.3.5 改变转子槽宽对电机性能的影响44-45
• 3.3.6 改变气隙宽度对电机性能的影响45-46
• 3.3.7 改变定转子槽数比对电机性能的影响46
• 3.3.8 改变定子导线线径对电机性能的影响46-47
• 3.3.9 改变定转子铁芯长对电机性能的影响47-48
• 3.4 水泵电机的多目标优化48-57
• 3.5 本章小结57-58
• 第四章 水泵电机的有限元验证58-69
• 4.1 引言58
• 4.2 电磁场的基本理论58-59
• 4.3 有限元方法的基本理论59-60
• 4.4 有限元软件ANSYS Maxwell简介60
• 4.5 水泵电机的有限元分析60-68
• 4.5.1 建立水泵电机二维场模型61
• 4.5.2 水泵电机起动性能仿真61-63
• 4.5.3 水泵电机磁密波形的谐波分析63-68
• 4.6 本章小结68-69
• 第五章 总结与展望69-70
• 5.1 总结69
• 5.2 展望69-70
• 参考文献70-72
• 致谢72-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 邢建宾;邢栋;;矿用潜水电泵高压电机设计[J];防爆电机;2015年02期

2 王剑中;薛立鹏;冉振华;方红荣;陈二锋;;基于ANSYS Multiphysics的电磁阀电磁力仿真分析[J];导弹与航天运载技术;2014年06期

3 郑龙平;李光耀;高静;;闭口槽充水式高压潜水电机的设计[J];防爆电机;2014年01期

4 单丽;盛海军;鲍晓华;;单边磁拉力对湿式潜水电机转子振动的影响[J];电机技术;2013年04期

5 黄家友;鲍晓华;荚小健;;浅谈潜水电动机的型式及设计特点[J];大电机技术;2011年04期

6 陈锡栋;杨婕;赵晓栋;范细秋;;有限元法的发展现状及应用[J];中国制造业信息化;2010年11期

7 吴小院;李盛;曾金根;;矿用隔爆型潜水电泵设计制造注意要点[J];通用机械;2006年04期

8 刘桂芹,曹明,江进国;有限元法在机电工程中的应用[J];机床电器;2005年03期

9 白旭华,张凤阁,佟宁泽,于涛;潜水电机的结构与设计特点[J];沈阳工业大学学报;2005年03期

10 许敏田;我国小型潜水电泵行业发展与思考[J];排灌机械;2003年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 孙梦云;基于场路耦合时步有限元法的感应电机瞬态分析[D];三峡大学;2013年

2 李龙彪;基于流固耦合方法的充油潜水电机性能分析[D];沈阳工业大学;2013年

3 王欢;基于ANSYS的混合式步进电机静态磁场及转矩特性研究[D];浙江大学;2012年

4 刘方;基于ANSYS的永磁同步发电机的电磁场分析与研究[D];东北大学;2011年

5 李志中;IMRT多目标逆向计划系统平台的设计及可行性研究[D];浙江工业大学;2010年

6 柴峰;大型同步发电机定子绕组涡流损耗的理论分析与计算[D];哈尔滨理工大学;2009年

7 范广玲;有限元法在潜油电机电磁场计算中的应用[D];吉林大学;2006年

，

本文编号：530470