BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
NGUYỄN VŨ THANH
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ
BA PHA NAM CHÂM VĨNH CỬU
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 62520202
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN
HÀ NỘI - 2015
Công trình này được hoàn thành tại:
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học:
1.PGS.TS. Bùi Đình Tiếu
2.TS. Phạm Hùng Phi
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ
cấp trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
Vào hồi ….. giờ, ngày … tháng…. năm ……….
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội
2. Thư viện Quốc gia Việt Nam
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
2. Mục đích nghiên cứu
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu:
75
ỏ
ờ
ỏ
ú
ờ
q
q
.
Phạm vi nghiên cứu:
q
ỏ
ỏ
IE4
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học:
–
ờ
ỏ
pháp này.
q
φ
ắ
ú
Ý nghĩa thực tiễn:
1
ọ
ễ
5. Bố cục của luận án.
q
5
:
2:
3:
4:
5:
3
:
q
–
ờ
u 7,5kW
q
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
So sánh giữa động c kh ng đ ng ộ IM và động c đ ng ộ a
pha nam ch m vĩnh c u kh i động trực tiếp v i lư i điện LSPMSM
ỏ
I
[10][15-17][19][32][79].
:
[93], Rong-Jie Wang [72], Yaxin
Bao X. Feng [97][95][96], Marcic [80]
1.2 M hình hóa động c LSPMSM
1.1
ắ
98
: P. W. Huang [64], Yun Hyun Cho [45], Rabbi [66], J. M.
Lee [46], Akeshi Takahashi [12]
ỏ
ú
q
q
ờ
q
q
ọ
ờ
q
q
ỏ
–
ờ
ỏ
: Kazumi Kurihara [51], Nedelcu [61] İ
ı
[36], Tongshan Diao
[89], Takahashi [82]
1.3 Cấu tr c rotor động c LSPMSM
ú
3)
Rong-Jie Wang [72],
Tianhu Ruan [83], İlhan Tarımer [36], Shehata [76], Tingting Ding [86], Takahashi
[81], Saikusa [73], Jeong-Jong Lee [44], Jedryczka 42
ú
1.4 Thuật toán thiết kế động c LSPMSM
Tine MARČIČ [84]
E
Solmaz
Kahourzade [78]
ọ
I
ắ
q
A.J Sorgdrager [11]
F. Libert [31]
2
ắ
Enc
d;
ắ
E
Xq.
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(i)
(j)
(k)
(n)
(m)
(p)
nh 3 Nhữ
(nguồn:
[36][44][72][73][76][81][83][86])
1.5 Các nghiên cứu h trợ thiết kế
İ
ı
[36]
ỏ
M. Hadef [58]
ú
d
q
Hassanpour Isfahani [18]
ú
q
ắ
d
; Dong, J.[40]
d
ắ
ắ
q
Thomas A. Lipo [71]
ắ
q
ờ
ờ
-
[24][60][70]
q
STOIA [24]
g
3
ỏq
ờ
-
q
[22]
ú
ờ
g
q
-
g
m.
Mihai Comanescu [60]
g
Hassanpour Isfahani [13]
ờ
–
[50]
[67][75]
ỏ
Aliabad [14]
ú
ú
q
ú
[30]
. Pyrhonen [25]
LSPMSM. Yan Hu [98]
Ionel [39]
ắ
Bingyi
[99]
Zhang Aijun [56]
Claudia A. da Silva [23]
–
ờ
Enc
Tine MARČIČ [85]
1
kim nhôm.
1.6 Tối ưu động c
q
ú ọ
I
[34]
q
E
[8]
ắ
q
-Tae
Song [43]
Kwang Hee Kim [52]
q
listratova [ ] toi u on
M M
au hınh
nam ham vuon an hım v i
ien ran uo
mu tieu toi a hieu suat va toi
thieu momen an h n phap toi u s
un la
xhaustive numeration
et qua toi u
so sanh v i on
IM
4
C ng cụ m ph ng
1.7
q
–
ờ
: Finite Element Method Magnetics
(FEMM), Cobham Opera-2D, ANSYS Electromagnetics Solutions (Ansoft Maxwell
2D), Infolytica MagNet.
ỏ
–
ờ
ờ
E
Dr. Mani Mina [27] tr n Iowa tate
2
ọ
2
ỏ
q
ỏ
Kết luận
1.8
ọ
2
ú
ú
ắ
:
3
ú
ú
ú
ỏ
g
ỏ
ú
ắ
g
g
q
3 (d)).
ọ
q
q
ẽ
m
g và Bm
q
m
q
m
thông Bm
1.
nhau. D. Stoia [79]
q
q
q
q
[11][31][78][84]
ẽ
2
4
2
I
3
998
9
5
ắ
8
:
ắ
ễ
–
2
ờ
9
EI
IE4
ẽ
75
CHƯƠNG 2: M
IE4
H NH LIÊN KẾT GI A MẠCH ĐIỆN – T
TRƯỜNG
2.1 M hình nam ch m vĩnh c u
ờ
69
q
:M(
ờ
); H ( ờ
ờ );
(2.1)
;
(
2.2 M hình trư ng điện t
2.2.1 Hệ tọa độ tĩnh [29][47]
q
( )
:
(2.19)
;
;
;
2.2.2 Hệ tọa độ động [29][47]
q
(
( )
)
( )
(
;
( )
)
(
dd
)
(2.37)
2.3 Phư ng trình mạch điện
2.3.1 X t trư ng hợp thanh n 47]
q
q
:
∬
:
;
j
( )
(2.44)
;
j
Ij
2.3.2 Phư ng trình mạch điện – t trư ng
quấn stator 47]
q
q
ờ
1
:
(2.61)
: U1
; s
;I
;
Ln
; d
;
Z)
2.3.3 Phư ng trình mạch điện – t trư ng thanh n l ng sóc 47]
q
(
[ ]
)
[ ][
∬
]
( )
(2.65)
(2.66)
6
[ ][
:
]
tj
([
;
; Ivj
ắ
2.4 Phư ng trình chu
]
;
[
]
]
lsj
tj (
ắ
;
; Itj
ắ
vj
()
:
;
;
T
;
l kết qu sau m ph ng
2
;
vj
66
(N.m)
(2.68)
;
ms
ẽ
Maxwell 2D:
q
(2.67)
; tj
n động
:
2.5 X
T
)[
q
,m
q
,t
ắ
q
q
2.6 M ph ng động c LSPMSM 5kW
E 74
: M = 47,8 (Nm); n = 1500 (vph); I
IE4); cos = 0,93; ki = 7,82; km 4 22
2.6.5 Điều kiện iên và chia lư i
2.6.5.1
Điều kiện iên
ờ
ờ
2.6.5.2
Thực hiện chia lư i
–
q
ờ
.
75
= 5,63 (A);
32
93
ú
-periodic [47][69].
ọ
ờ
Sai
ch
ú
ú
nh 2 5 ư ồ hự hiệ hia lưới h
LSPMSM
2.7 Kết qu m ph ng động c LSPMSM 5kW
2.7.1 Mật độ t th ng và sức điện động c m ứng
q
4
7
838
ỏ
2 6
Bg
577
2.18)
nh 2
h h
ỏ
h
i
7,5kW
h
nh 2
h
nh 2
iệ
2.7.2 Hiệu n ng quá trình quá độ
q
q
47 8
ỏq
2 9
q
ỏ
q
5
h
m
h h
ờ
8 5
i
i
h
2
max
547 6
389 8
3 7
q
ỏq
q
nh 2
2.7.3 Hiệu n ng
q
926
2 23
22
E
nh 2 2
kW
quá trình ác lập
h
i
h
7499 3
923
I
IE4
EI
94
75
–
93
E 74
ỏ
75
93
ẽ
8
4
nh 2 2
lệ h ha iữa
h
l
a
nh 2 25 iệ
cos a
hệ
2.8 Kết luận
–
ờ
2.37; 2.61; 2.65; 2.66; 2.67; 2.68
ọ
q
ỏ
–
75
ờ
q
ọ
:
q
ờ
q
q
q
ờ
2
q
923
(cos
IE4
3 7
92 6
q
75
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ĐIỆN T
22
-
E
94].
ĐỘNG CƠ LSPMSM
3.1 Tính toán mật độ t th ng đi m làm việc nam ch m vĩnh c u
3.1.1 Ph n tích mật độ t th ng nam ch m tại đi m làm việc
q
q
(3.10)
);
(
:
: (
);
;
m
i
(
q ; r
3.1.2 Xác đ nh mật độ t
3.1.2.1
3.1.2.2
;
;
); Lm
lm
;
e
th ng r ng và g ng của stator và rotor
:
g
(3.14)
Mật độ t th ng r ng của stator và rotor
ờ
: Bts = ksmBm
(3.17)
: Btr = krmBm
(3.20)
ờ
Mật độ t th ng g ng stator và rotor
ờ
:
(3.23)
9
ờ
(3.26)
:
châm v
3.1.2.3 Tính toán mật độ t th ng nam ch m vĩnh c u tại đi m làm việc
ọ
32
3.1.2.4
Kết qu nghiên cứu
3 ờ
22
ờ
ờ
ờ
ờ
m
:
2:
3:
q
m
m = 2 mm ; Wm = 54mm
m = 3 mm ; Wm = 51mm
m = 8 mm ; Wm = 40mm
ờ
ọ
ọ : AM
3
3 .
3 2. FM
q
E
2
ng
h
h
Klm
Kc
ge
ksm
krm
ksym
krym
a
b
c
Btr (T)
Bts (T)
Bry (T)
Bsy (T)
Htr (A/m)
Hts (A/m)
Hry (A/m)
Hsy (A/m)
i
Bm (T)
(T)
Bg (T)
ng 2
a ư
1,529
1,347
0,0006
1,132
0,940
1,617
0,962
6,609
6,395
0,0018
0,836
1,008
0,856
1,439
450
660
490
2450
0,75
0,89
0,891
0,485
h
a
1,389
1,347
0,0006
1,083
0,871
1,547
0,921
9,794
10,026
0,0019
0,827
1,029
0,875
1,470
550
840
590
4390
0,815
0,95
0,952
0,496
h iữa hai hư
AM
FM
e(%)
1,168
1,347
0,0006
0,875
0,726
1,250
0,744
30,019
33,082
0,0024
0,785
0,945
0,804
1,350
460
700
500
2850
0,94
1,08
1,084
0,455
h
a
Bm (T)
Bg (T)
0,891 0,952 1,084 0,485 0,496 0,455
0,922 0,985 1,068 0,488 0,494 0,452
3.479 3,466 1,476 0,618 0,403 0,659
10
3.2 Kh o sát nh hư ng của kích thư c nam ch m đến mật độ t
kh h kh ng khí
m
m
q
nh 2 h
q
h
Lm
2,8 mm
3 3
.
ỏ
m
q
th ng
3 4
h
i
l
iệ
a a
h
Bg
0,1407 T
11
3,8 mm
4,8 mm
3 4
0,1423 T
0,1424 T
27
m
87
ỏ
g
q
m
q
nh
h
g
hi ha
i
3 4
3 4
nh
h
g
hi ha
i
a h Lm
a h
m
3.3 Xác đ nh điều kiện thiết kế đ động c LSPMSM có hệ số cos 1
3.3.1 Điều kiện đ động c có hệ số cos 1
Id:
Iq:
(
)
(
)
(3.35)
(3.36)
q
ỏ
:
(
)
{
(3.47)
√
3.3.2 Kết qu kh o sát
:
5
6 2
1
4
22
5
ú
1
ắ
h
= 550 W, n
24
2
2
q
> 90%.
2
:
ng
P
q
a
Enc)
)
0
75 C (R1)
ad)
aq)
1)
d)
q)
195,6
39,9
12,68
56,14
180,9
5,74
61,88
186,6
V
12
3.3.2.1
Ki m tra điều kiện cos 1
(
:⏟
)
⏟
(3.48)
ỏ
N
:
⏟
√
⏟
ỏ
3.3.2.2
Tính giá tr cos
T
:
(3.51)
= -38,9590
: = + = 39,90 – 38,9590 = 0,940 cos = 0,99986
q
3.4 Thuật toán thiết kế chi tiết động c LSPMSM
3.4.1 Thuật toán thiết kế điện t động c LSPMSM
4
:
32 ;
3.24, 3.25)
nh
3 25
A:
, W1, Enc
ồ h i h
32 ;
E
q
hi
32 ;
I
32 ;
3 22 ;
h
3 22;
3 24
g.
13
.
I1
B:
C:
:
I1 .
1
1
nh 2
h
hi
a
14
nh 2
nh 22 h
h
hi
hi
a
h
15
nh 2
h
i
a
16
nh 25 h
i
a i
nh 2
h
E:
:
h hướ
h
i
f
I1
1
H:
I
I:
J:
3.5 Kết qu kh o sát thực nghiệm
ú
ắ
2
3
ờ
q
ỏ
= 250
ọ
ỏ
–
ờ
:
ờ
25
ỏ
q
ờ
ắ
45
ẽ
ắ
17
3.5.1 Kết cấu động c thực nghiệm (Tham kh o ph l
3.5.2 Kết qu thực nghiệm
3.5.2.2
Sức điện động
q
ọ
E
q
q
q
)
5
IEnc)
46
(DAI)
(FEM)
2
46,2 (V)
45,7 (V)
2
63,9 (V)
63,1 (V)
9
2
26
ha
oscillo: iệ
i
nh 2
ill
i
h
h iệ –
ư
3 27
9
7
75
35
3
h i ia
nh 2
h h li
a
q
ha
ú
q
2
ỏ
3 28
9
7
7
nhô cao
3
ờ
ờ
ờ
2
ờ
ờ
2
18
- Xem thêm -