考虑多物理场因素的高速永磁电机铁耗模型研究

发布时间：2020-10-16 00:16

　　 高速永磁电机因其转速高、功率密度大以及可以在高速场合中直接驱动负载从而提高传动效率等优势,在高速磨床、空气压缩等场合有良好的应用前景。但是,这些优势存在的同时也为高速永磁电机带来了不可避免的问题:高速带来的转子动力学问题,高频带来的损耗增加问题以及高功率密度带来的高温升问题,同时,这些问题使得电机内部的物理环境十分复杂。因此,本文从高速永磁电机的铁耗问题入手,研究在多物理因素影响下的铁耗模型,在此基础上,分析了影响电机铁耗的因素,研究降低铁耗的方法。主要研究内容如下:首先,建立高速永磁电机的物理模型,通过Ansoft Maxwell二维场进行有限元仿真,取定子磁场进行分析,取特征点分析磁场频率、磁化方式及谐波特点;应用ANSYS Workbench中CFX模块进行温度场仿真,分析定子上的温度分布;对定子上所受电磁应力和机械应力进行仿真分析,总结应力分布特点。根据各物理场仿真结果,论述在高速永磁电机铁耗计算过程中考虑磁场、温度场和应力场的必要性。其次,总结常用铁耗计算模型,包括经典铁耗计算模型和在此基础上改进得到的分别考虑磁场、温度和应力的铁耗计算模型;通过分析各物理因素对损耗系数的敏感性,在每个损耗项上考虑最为敏感的影响因素,提出综合考虑多物理因素的铁耗改进模型。然后,简要描述硅钢片测试的试验系统和试验过程,对试验数据进行处理和分析,得到不同频率、不同温度和不同应力下硅钢片的磁化特性和损耗特性的变化情况,分析损耗系数随各物理因素的变化规律,利用硅钢片试验验证所提铁耗改进模型的准确性。最后,对比有限元法和考虑不同因素影响的改进模型计算得到的高速永磁电机铁耗值,分析各物理因素对电机铁耗的影响;并分析负载转矩、材料种类和尺寸对高速永磁电机铁耗的影响规律,讨论降低该类电机铁耗的方法。
【学位单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM351
【部分图文】：

1c 大型空气压缩机图 1.1 高速电机不同应用场合Fig.1.1 High-speed motors for different applicatio作原理进行分类，主要可以分为高速感表 1.1 列举了三种电机的优缺点[7-10]，从这种电机在高速领域应用最为广泛。故来说，存在三个关键性技术问题。一是

图 2.1 高速永磁电机的物理模型Fig. 2.1 The physical model of HSPMSM定子磁场分析为电机转速与频率和极对数之间的关系，可，电机的频率与转速是正比例的关系。即，常速电机的频率一般为 50Hz，对转速的不同，高速永磁电机的转速可以达到数万转甚至，因此，高速永磁电机一般是通过提升频率60 fnp=根据电机转速的要求确定电机的频率，高速千赫兹。为了更好地观察高速电机内部磁场的磁通密度变化情况。从图 2.2 可以看出，定

利用 2D 模块仿真高速永磁电机的磁场，物理模型如图2.3 所示。取 t=0.1s 时刻的稳定状态下仿真结果如图 2.4~图 2.7 所示。从磁通密度分布图中可以看出电机各部分磁通密度分布均匀合理，磁通密度最大处发生在定子槽底部，其值为 1.34T。从磁力线分布图中可以看出，电机定子上绝大部分磁力线的路径均为：永磁体 N 极~气隙~定子齿~定子轭~定子齿~气隙~永磁体 S 极，仅有极少部分磁力线形
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张颖博;;高速永磁电机特点与设计方法的探究[J];内燃机与配件;2019年11期

2 ;2018年永磁电机概况及趋势分析[J];电器工业;2019年06期

3 程飞飞;郝洪峰;夏红新;赵华;;永磁电机在抽油机节能降耗中的应用[J];石油和化工节能;2015年05期

4 冯光旭;;轴转向永磁电机及其研究发展分析[J];中国标准化;2018年22期

5 丁娜;于杰;;浅谈永磁电机的设计要点[J];山东工业技术;2019年07期

6 白刚;;现代永磁电机技术的应用分析[J];山东工业技术;2018年14期

7 高志远;杨斌;黄永程;王凌浩;;基于永磁电机的振动检测分析研究[J];装备制造技术;2018年06期

8 邹文;竺韵德;张钢;陈阿三;张全;;基于空间矢量脉宽调制盘式永磁电机的矢量控制[J];电机与控制应用;2016年11期

9 唐庆军;;高速永磁电机设计与分析技术综述[J];黑龙江科学;2016年22期

10 彭岩洛;;现代永磁电机技术的应用分析[J];科技风;2016年23期

相关博士学位论文 前10条

1 郭保成;高速盘式永磁电机的设计及多物理场分析[D];东南大学;2017年

2 徐磊;双定子直线旋转永磁电机的设计、分析与控制[D];东南大学;2017年

3 吴磊磊;三相表贴式磁场调制永磁电机的研究[D];华中科技大学;2018年

4 朱高嘉;有限公式耦合方法及在永磁电机冷却系统分析中的应用[D];沈阳工业大学;2017年

5 师蔚;高密度永磁电机永磁体防退磁技术的研究[D];上海大学;2013年

6 李永斌;定子双馈双凸极永磁电机及其控制系统研究[D];上海大学;2004年

7 施进浩;新型横向磁场永磁电机设计与研究[D];上海大学;2006年

8 林岩;钕铁硼永磁电机防高温失磁技术的研究[D];沈阳工业大学;2006年

9 王秀莲;无铁心永磁电机三维开域磁场计算与分析[D];沈阳工业大学;2006年

10 王继强;高速永磁电机的机械和电磁特性研究[D];沈阳工业大学;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 秦晓静;高转矩密度游标永磁电机设计优化[D];浙江大学;2019年

2 王琼;游标伪直驱永磁电机的优化与设计[D];浙江大学;2019年

3 李德高;异步起动磁阻辅助永磁电机研究[D];沈阳工业大学;2019年

4 白冰;砂磨机用直驱永磁电机设计及其性能分析[D];沈阳工业大学;2019年

5 初振奎;机器人用高过载永磁电机设计[D];沈阳工业大学;2019年

6 刘美扬;考虑多物理场因素的高速永磁电机铁耗模型研究[D];沈阳工业大学;2019年

7 韦强;矿用皮带机直驱实心磁极永磁电机研究[D];沈阳工业大学;2019年

8 孟柳;基于半实物的高速永磁电机无速度传感器运行研究[D];北方工业大学;2019年

9 尹佐生;航天伺服用四相容错永磁电机研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

10 杜鑫;高速永磁无刷直流电动机设计研究[D];哈尔滨理工大学;2018年

本文编号：2842452