电机设计(第五六章)PPT课件

(m) (k)的(l)装配
(n) 电励磁定子的装 (o) 永磁部分定子的装配
(p) 整个电机有效部分 的装配结构
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磁分路式径向结构混合励磁同步发电机的结构
10
电机磁场有限元仿真
11
定子冲片 （AutoCAD）
12
异步起动机有限元仿真分析
二维仿真模型
网格剖分
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异步起动机有限元仿真分析
励磁与有功 分离？ 励磁绕组
功率绕组
定子传双统绕异组步异电步机电机
有功
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双绕组异步发电机系统优化设计策略
双绕组异步
Id
发电机 励磁 绕组
功率 绕组
Cd
RL
原动机
电容C容值的 参与优化
系统优化目标 在1∶3的运行速度范围内使
控制绕组的容量最小，使变
换器的容积最小
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双绕组异步发电机优化设计
目标函数 控制绕组的容量最小
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航空电机电磁设计及CAD
电机优化设计技术
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一、电机优化设计的基础知识
电机优化设计步骤： 提出优化问题，建立数学模型，确定目
标函数、约束条件及变量 分析数学模型，选择合适的求解方法 编制优化算法程序，调试
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一个实际的问题：
双定子绕组异步发电机的励磁绕 组容量优化
励磁无功
励磁无功
转子
（2）永磁容错电机的特点
Ⅰ）电枢绕组
①单层集中绕组；
②H桥驱动。
Udc
……
……
U1
Um
……
Un
……
Udc
U1+
U1- …… Um+
Um- …… Un+
Un-
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Ⅱ）永磁体
面贴式
内置式
增大气隙，减弱磁场耦合
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Ⅲ）齿槽
辅助槽
19
20
21
22
23
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三、计算机辅助设计的一般步骤
准备阶段 编制设计程序阶段 程序调试阶段 试算阶段 改进阶段
6 7 8 9 10 11
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(a)转轴（非导磁）
(b)导磁套筒 (c) 导磁套与轴的装配
(d) 永磁转子
(f)非导磁隔离体 (g) (d)和(f)的装配
(h) 外扩延伸导磁体
(i) (g)和(h)的装配 (j) 内缩延伸导磁体
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并列结构HESG的3维结构示意图
(k) 转子装配图
(l) 环形导磁桥
优化变量 X [D i,h 2 ,b t,z h 2 r,b t z ,L r m ,B g ,K i,C ]
约束条件
g 1 ( x ) B t1 1 .7 0 g 2 ( x ) B e1 1 .6 0
g 3 ( x ) B t2 1 .7 0 g 4 ( x ) B e2 1 .1 0 g5(x) J1 20 0
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电机电磁设计CAD的一般步骤
分析设计程序 电路、磁路参数
（尺寸）设计 校核计算 调整方案 挑选方案 输出结果
手算过程的计 算机编程处理！
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四、电磁设计程序的编制特点及处理
曲线、图表的处理
用原有数学公式 表格处理 插值法应用 曲线拟合
自动开槽程序 自动选线程序 循环处理
g6(x) AJ 450 0
g7(x) K t 2 0
g 8 ( x ) I s A ( 或 I s D ) I s E 1
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（一）电机优化设计的数学模型
目标函数 设计变量的确定 约束条件 可行域 极值、极值点（区间、全局） 最优点、最优解
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（二）最优化问题的分类
1、低频起动性能仿真 负载100Nm
起动电流波形 转矩波形
磁密云图
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异步起动机有限元仿真分析
2、高频工作性能仿真 额定负载52.5Nm，1200rpm 气隙磁密
磁密转云电矩图流波波形形
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永磁容错电机
（1）永磁容错电机的要求
① 磁隔离；
② 热隔离；
③ 电气隔离； ④ 物理隔离；
⑤ 大电抗；
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Ansys、Ansoft、Jmag、Nastran等
绘图、造型、工艺设计
AutoCAD、ProE、Solidworks等
3
二、CAD应用实例
基于C++Builder的双绕组感应发电机系统设计CAD
4
5
Solidworks混合励磁电机爆炸图（上海大学）
6
并列结构混合励磁发电机（南航）
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A或D点与F点容量相等
辅助励磁电容的选择 电机参数对励磁容量影 响因素很大，优化设计电 机的电磁参数
s （A）
I
A
D
1 C
额定负载运行
B
E f
空载运 行
3
Nf
fr （Hz）
F
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优化算法
采用改进的实数编码的遗传算法。对交叉算子和变异概率 用收敛因子和进化因子进行自适应调整，利用最优方案保 护策略，可以达到实现全局优化、提高优化效率的目的。
航空电机电磁设计及CAD
电机设计CAD技术
1
一、电机CAD概述
电机的电磁设计CAD 电机磁场、热场、力场数值分析 电机绘图、造型、工艺设计 电机设计数据库、专家系统
2
电磁设计是核心
商业化软件：Ansoft 的Rmxprt，三相异 步电动机设计（多种）
电机设计人员自行开发
有限元分析软件
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提问与解答环节
Questions And Answers
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谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal