哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
deduced in this paper. Turns ratio、winding turns and the value of capacitor are optimized bonding with finite-element method. The motor was made. Through the motor test, the accuracy of design was proved and the efficiency of the motor was improved.
Keyword: permanent magnet synchronous motor; line-start; single-phase;
coupled finite-element method and electric circuit
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目录
摘要...............................................................................................................................II
第1章 绪论 (1)
1.1 课题背景及意义 (1)
1.2.1 单相LSPM的发展 (2)
1.2.2 单相LSPM的结构简介 (2)
1.2.3 单相LSPM的研究现状 (6)
1.3 本课题的主要研究内容 (9)
第2章单相异步起动永磁同步电机的原理及有限元原理分析 (10) ggg
2.1 引言 (10)
2.2 单相LSPM结构设计 (10)
2.3 单相LSPM运行方式 (11)
2.4 单相LSPM稳态分析 (13)
noteexpress2.4.1 正序磁场稳态分析 (13)
2.4.2 负序磁场稳态分析 (15)
2.4.3 正负序磁场综合稳态分析 (17)
2.5 单相LSPM 动态分析 (17)
2.5.1 异步转矩分析 (17)
2.5.2 永磁制动转矩分析 (18)
2.5.3 脉动转矩分析 (19)
2.6 有限元法 (19)
2.6.1 电机电磁场基本理论 (20)
2.6.2 场路耦合法 (20)
2.6.3 有限元时步法 (23)
2.7 本章小结 (23)
第3章单相异步起动永磁同步电机交直轴电感分析计算 (24)
2010年广东高考数学3.1 引言 (24)
3.2 等效磁路法 (24)
- IV -
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3.3 结合有限元分析交直轴电感 (25)
3.3.1 静态磁场模型 (25)
3.3.2 两相绕组自感系数和互感系数 (26)
3.3.3 单相定子绕组磁势作用的绕组电感分析 (28)
3.3.4 两相定子绕组磁势作用的绕组电感分析 (31)
3.3.5 负序磁场电感分析计算 (34)
3.4 本章小结 (34)
第4章单相异步起动永磁同步电机绕组结构优化设计 (35)
4.1 引言 (35)
4.2 单相LSPM绕组结构设计 (35)
4.2.1 单相LSPM绕组形成圆形磁场的条件 (35)
4.2.2 绕组匝比和电容选择 (36)
4.2.3 单相LSPM正弦绕组结构设计 (38)
4.3 单相LSPM绕组结构优化 (41)
4.3.1 绕组匝比优化 (41)
4.3.2 运转电容优化 (42)
4.3.3 绕组匝数优化 (44)
4.4 有限元计算 (45)
4.5 本章小结 (48)
第5章 单相异步起动永磁同步电机实验分析 (49)
5.1 引言 (49)
5.2 样机结构 (49)
5.3 样机实验 (49)
5.3.1 样机定位力矩测试 (49)
5.3.2 样机空载实验 (51)
dtt5.3.3 样机负载特性实验 (52)
5.4 本章小结 (54)
结论 (55)
参考文献 (56)
攻读学位期间发表的学术论文 (59)
哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 (60)
哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书 (60)
致谢 (61)
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第1章绪论
1.1课题背景及意义
自单相感应电机问世以来，已有近一百年的历史了。由于它仅需单相交流电源供电而不需要任何类型
的变频控制器[1][2]控制，结构简单、价格低廉、运行可靠、噪声小、振动小、维护使用方便等优点，在家用电器和医疗器械等方面得到广泛的应用。据一些工业发达国家统计，各类小功率电动机的总用电量占该国全部电动机用电量的80%～90%，每个家庭所使用的小功率电动机平均已达60～80台之多，而这些小功率电动机主要是不同规格的单相感应电机。
不过单相感应电机都存在着性能指标较差尤其是效率偏低的问题，随着家用电器如：空调、电冰箱、冷柜的日益增加，研制新型高效的单相电动机取代性能指标较低的单相感应电机便成了一个十分紧迫的课题。
单相异步起动永磁同步电动机(以后简称单相LSPM)是一种新型高效率的节能电机，在结构上，同样装机容量的单相异步起动永磁同步电动机与感应电动机可以采用相似的，甚至是相同的定子结构和电枢绕组绕线方式，这就意味着可以最大限度利用己经很成熟的感应电动机的技术，可以将主要的精力放在单相异步起动永磁同步电机的转子结构设计上。
单相异步起动永磁同步电机与传统的感应电动机相比，除了具有稀土永磁电机结构简单，体积小、质量轻，功率密度高的普遍优点之外，还具有如下的优点[3]：
1)不需要无功励磁电流，可以通过合理设计来提高功率因数[4,5]；
2)稳态运行时，电机运行在同步转速，只有负序磁场切割鼠笼导条产生电流，转子电阻损耗大大减小；
3)气隙较大，从而可以更有效地抑制杂散损耗。
但是由于转子上安装有永磁体，其制作成本比同规格的单相感应电机要高。不过随着稀土永磁材料售价的逐步下降，单相永磁同步电机的制作成本也会下降，加之以上优点，这些都是单相永磁同步电机取代单相感应电机的动力源，因此在家用电器中有着广泛的应用前景，并且这对于节约能源，缓解供电紧张局面，提高电网的供电质量，改善环境等具有重大的实际意义。
kidd血型- 1 -
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1.2单相LSPM的概述幻灵游侠3.0
1.2.1单相LSPM的发展
单相异步起动永磁同步电动机是一种较为新型的永磁同步电动机，在结构上，同样装机容量的异步起动永磁同步电动机与感应电动机可以采用相似的，甚至是相同的定子结构和电枢绕组绕线方式，区别
仅在于异步起动永磁同步电动机的转子上安放了永磁体，单相异步起动永磁同步电机的发展大致经历了以下几个阶段。
19世纪20年代出现的世界上第一台电机就是由永磁体产生励磁磁场的永磁电机，但由于当时采用的是天然磁矿石，磁能密度很低，且体积庞大，不久便被电励磁电机取代。
20世纪五十年代，电励磁异步起动同步电动机的问世，异步起动永磁同步电机的创意便来源于此。
20世纪六十年代到八十年代，第一代和第二代稀土钻永磁材料和第三代稀钕铁硼永磁材料相继问世，尤其是第三代永磁材料的成功研制使得永磁电机的发展呈现出新的，繁荣的生机。
20世纪80年代中期，Millar和Rahman首次对单相异步起动永磁同步电机的性能进行了预测，他们的工作为以后对单相异步起动永磁同步电机研究奠定了理论基础[1-6]。
20世纪90年代，随着计算机功能的强大，Carlson结合有限元对单相异步起动永磁同步电机进行了有限元计算分析，并指出了结合有限元可以对其性能进行更加准确预测[7]。
本世纪，我国学者周洁在文献中提出的通过FEM计算[8,9]而得到的精确动态参数的数学模型，从而可以精确地进行的具有正、负序磁场的计算的观念[10]。
近年许多国内外学者也对单相异步起动永磁同步电机进行研究[11-15]，由于单相异步起动永磁同步电机的磁路结构复杂，带载范围较小，异步起动困难，目前主要停留在研究阶段，国内外还没有成型产品用于生产。
1.2.2单相LSPM的结构简介
1.2.2.1单相LSPM的转子磁路结构前面已经介绍过，单相异步起动永磁
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