【摘 要】
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面临世界石油等资源的减少以及环境问题所带来的影响,使得电梯行业的发展新方向成为以变频器与永磁同步电机(PMSM)的组合作为电梯驱动的核心。与传统的电励磁同步电动机相比,
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面临世界石油等资源的减少以及环境问题所带来的影响,使得电梯行业的发展新方向成为以变频器与永磁同步电机(PMSM)的组合作为电梯驱动的核心。与传统的电励磁同步电动机相比,永磁同步曳引机的转子采用了永磁体励磁,无需励磁绕组、电刷和滑环,这便使得电机本体体积大为减小。同时,因没有励磁损耗,永磁同步曳引机效率比励磁同步电机约提高了 2%～3%,更加高效与节能。我国存有全球3/4的稀土资源,这一得天独厚的优势大大降低了永磁同步电机的制造成本。因此,在中国将永磁同步电机应用于电梯曳引系统具有更加明显的优势。而现阶段对于永磁同步电机的设计方法与技术还不够完善,本课题以电梯用永磁同步曳引机为研究对象,采用场路结合的方法对永磁同步曳引机进行设计及设计后的优化。首先,按照电梯用永磁同步曳引机的性能要求,选择合适的设计方法及设计步骤,用磁路计算方法初步确定了曳引机主要结构参数及相关电磁参数的初始值。其次,在初步解析计算的基础上,借助有限元软件中的RMxprt计算软件,建立曳引机的初始模型,并以提高曳引机的效率及磁密、减小齿槽转矩为目的,对曳引机的极弧系数、永磁体厚度及定子槽口宽度进行微调优化。最后,将微调优化后的模型通过一键元方式导入Maxwell有限元软件中,采用磁场解析法对曳引机进行电磁场仿真,来观察静态场中曳引机的磁力线分布与磁密分布状况,同时查看曳引机在瞬态场中空载运行和额定负载运行时的各性能参数的大小,并分析其相关波形以验证所设计是否满足要求。此外,本论文以齿槽转矩产生机理为研究基础,采用分数槽结构和磁极分段两种方法对所设计的曳引机齿槽转矩进行削弱。仿真结果显示,分数槽结构法使得齿槽转矩的幅值从8.0768N·m降低到0.7851N·m;磁极分段法使得齿槽转矩的幅值由8.0768N·m减小到1.0926N.m,较分段前,分段后的气隙磁密波形更加接近正弦波,但幅值略有降低,从而使得反电势波形平滑近正弦波,幅值减小。
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