風(fēng)機(jī)用外轉(zhuǎn)子永磁同步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)化與分析.pdf

1、眾所周知，目前調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量的方式，主要是人為的方式:調(diào)節(jié)風(fēng)門、擋板、閥門開度大小等控制方案。這些人為的調(diào)整方式，不但控制精度低，不能時(shí)刻使風(fēng)機(jī)的風(fēng)量處于合適大小，而且浪費(fèi)大量的電能，電能的利用效率普遍較低。在當(dāng)前新的領(lǐng)域中，其變頻調(diào)速（即頻控技術(shù)），通過改變電流的頻率改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，來達(dá)到實(shí)際需要的電機(jī)速度，從而調(diào)節(jié)風(fēng)量大小，達(dá)到節(jié)能節(jié)電的效果。
　　為響應(yīng)國(guó)家工信部《電機(jī)能效提升計(jì)劃（2013-2015年）》，電

2、機(jī)企業(yè)未來目標(biāo)主要放在制造高效節(jié)能電機(jī)上。永磁同步電動(dòng)機(jī)具有效率高、功率因數(shù)高、調(diào)速性能好、所占的空間體積小等，是一種理想的高效節(jié)能電機(jī)。永磁同步電機(jī)具有寬速度調(diào)節(jié)范圍內(nèi)高效的優(yōu)勢(shì)，深受廣大生產(chǎn)企業(yè)、高校及研究單位的青睞。但其固有的電磁噪音和齒槽轉(zhuǎn)矩的問題，一直是解決的關(guān)鍵所在的核心。
　　本課題來源于佛山一家生產(chǎn)風(fēng)機(jī)的企業(yè)，有關(guān)設(shè)計(jì)和優(yōu)化一款外轉(zhuǎn)子風(fēng)機(jī)用永磁同步電動(dòng)機(jī)，要求其具有效率高、振動(dòng)小、噪音低的優(yōu)點(diǎn)。首先介紹ANSYS有

3、限元知識(shí)和Maxwell軟件平臺(tái)建立二維模型的方法。然后就常見的幾種槽極配合9槽6極、12槽8極、12槽10極、15槽10極，從徑向力波方面分析出分?jǐn)?shù)槽固有的電磁噪音的問題。緊接著從氣隙磁密的諧波分析和齒槽轉(zhuǎn)矩幅值優(yōu)化這兩個(gè)方面研究，選用最佳槽極配合12槽10極，可有效地降低齒槽轉(zhuǎn)矩和削弱氣隙磁密的諧波含量。并就試制出的一款電機(jī)（原電機(jī)）存在振動(dòng)大和電磁噪音問題，采取的方法是:從磁鋼的極弧系數(shù)的優(yōu)化來降低齒槽轉(zhuǎn)矩，從磁鋼偏心距合理設(shè)置來

4、優(yōu)化氣隙磁場(chǎng)波形，得出磁鋼的最佳極弧系數(shù)和偏心距。就優(yōu)化后的磁鋼極弧系數(shù)和偏心距等參數(shù)，試制一款新的樣機(jī)（新電機(jī)）。通過對(duì)原電機(jī)和新電機(jī)進(jìn)行有限元分析并對(duì)比，得出新電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、氣隙諧波小、空載反電動(dòng)勢(shì)更趨近于正弦化，在理論上，可以得出新電機(jī)具有更低的振動(dòng)和更小的電磁噪音。最后根據(jù)優(yōu)化后的尺寸參數(shù)試制一款新的樣機(jī)，測(cè)試其性能參數(shù)和噪音，新樣機(jī)符合優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求。本文通過試制樣機(jī)的性能與Maxwell2D仿真值進(jìn)行對(duì)比分析，得出Ma