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注塑机用永磁同步电动机的设计及性能分析

作　者: 黄忠诚
导　师: 张炳义
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 注塑机永磁同步电动机温升设计
分类号: TM351
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

注塑成型是成型塑料制品最为广泛使用的一种重要方法。目前除少数几种塑料外,几乎所有的塑料都可以采用注塑成型的方法来生产制造。而电费往往在注塑行业成本中占了很大的比例,根据其工艺要求,注塑机的油泵马达耗电量成本占到产品总成本的50%-65%,解决耗能问题符合注塑行业发展的需要。我国的塑料工业相比于工业发达国家,还处于初级阶段,注塑机在我国发展前景广阔。本文针对注塑机的实际工况,利用永磁电机能够实现低速大扭矩驱动负载的特点,进行样机设计。根据注塑过程中,锁模力的实际需要,并参考传统传动系统的减速比例,确定电机的额定转矩和额定转速。采用分数槽绕组,在有限定子空间的情况下,实现电机的多极低速运行。并且抑制电机低速运行过程中的转矩脉动,减小注塑过程中对压塑成型工艺精度的影响,提高成品率。为了降低电机转子制造复杂性,并提高转子机械强度,采用钢板卷制转子磁轭部。仿真计算电机转子磁轭涡流效应对电机损耗发热的影响。由于电机与注塑负载直驱,高温熔融状态的塑料将热量通过螺杆直接传递给电机转子,会造成电机转子升温,通过三维有限元方法分析电机自身损耗发热、高温塑料发热等因素对电机定转子温度的影响,以及对永磁体自身磁性能稳定性的影响。此电机采用定子水冷的方式,实现冷却。设计了一台额定功率30kW,额定转速100r/min,额定扭矩2870N·m的注塑机用高效永磁电动机。样机实验显示,电机主要性能指标与理论设计值基本相符,能够满足注塑机械在压塑过程中对扭矩和转速的要求。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-15
  1.1 课题的研究背景及意义  10-11
  1.2 课题的国内外研究动态  11-13
  1.3 课题的研究内容  13-15
第二章注塑机用高效低速大扭矩永磁电机设计及磁场分析  15-32
  2.1 注塑机简介  15-17
    2.1.1 注塑机工作原理  15-16
    2.1.2 注塑机基本结构和功能  16
    2.1.3 注塑机用途及发展现状  16-17
    2.1.4 注塑机发展前景  17
  2.2 注塑机用永磁电机设计  17-26
    2.2.1 定转子重要尺寸确定  19-22
    2.2.2 永磁体结构参数确定  22-24
    2.2.3 分数槽绕组设计  24-25
    2.2.4 主要机械结构设计  25-26
  2.3 低速直驱PMSM磁场有限元分析  26-31
    2.3.1 有限元计算方法原理  26
    2.3.2 样机有限元模型建立及仿真分析  26-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章电机发热计算与三维温度场分析  32-45
  3.1 涡流场分析  32-36
  3.2 驱动系统热路数学模型建立  36-37
  3.3 驱动系统三维温度场分析  37-44
    3.3.1 三维温度场理论分析  37-38
    3.3.2 三维驱动系统模型建立及分析  38-44
  3.4 本章小结  44-45
第四章注塑机用30kW样机的研制与试验  45-50
  4.1 注塑机用30kW样机的研制  45-46
  4.2 样机性能试验结果  46-49
    4.2.1 样机空载性能试验  47
    4.2.2 空载反电动势测定  47-48
    4.2.3 样机负载性能试验  48-49
  4.3 本章小结  49-50
第五章结论  50-51
参考文献  51-53
在学研究成果  53-54
致谢  54

注塑机用永磁同步电动机的设计及性能分析

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