分数槽集中绕组永磁同步电机转子永磁体损耗和温度场的研究

发布时间：2017-05-22 09:06

  本文关键词：分数槽集中绕组永磁同步电机转子永磁体损耗和温度场的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：分数槽集中绕组永磁同步电动机具有铜耗小、功率密度大、振动和噪声小等优点,成为了新能源汽车领域研究和应用的驱动电机对象。但是分数槽集中绕组结构电机内部磁场的畸变很严重,存在很高含量的谐波。使电机内部的铁芯损耗和永磁体的损耗很大。而新能源汽车内部散热比较差,会使电机的温度很高。温度过高会让电机的使用寿命变短。而永磁体的温度上升,能导致永磁体退磁甚至是烧坏。本文以电动汽车用24槽16极分数槽集中绕组永磁同步电机为对象,研究电机的永磁体损耗和温度场。以下是论文主要工作：首先,分析了定子齿槽单独存在时候气隙中径向磁密、绕组通入正弦激励电流产生的磁动势单独作用时气隙中的径向磁密、激励电流含有的谐波。气隙磁密谐波导致永磁体产生涡流损耗。文章采用解析法和有限元法分别计算了样机永磁体的损耗,比较得到两种方法算出的结果基本相同。采用增大气隙长度、减小定子槽槽口宽度、增大定子槽槽口的深度、采用转子永磁体分段这些措施来减小转子永磁体损耗。仿真得到了永磁体损耗与这些因素的关系曲线。其次,对造成电机温度上升的耗损进行了分析,包含有定转子铁耗、绕组铜耗、机械耗损。分析了不同转速、不同负载、硅钢片厚度不同、气隙长度不同、槽口宽度不同以及槽口深度不同时候电机的铁耗情况。再基于传热学的理论,并且进行了一系列的等效处理,在有限元仿真软件中建立了电机温度场的二维模型。得到峰值功率时候绝热情况下电机以转速800rpm运行2s时候的内部温度分布情况和正常对流散热情况下电机绕组达到150℃时候,电机其他部分的温度情况。分析了不同转速、不同负载情况下电机内部的温度分布情况。仿真分析了采用前面提到的各种减小转子永磁体的涡流损耗的措施的时候永磁体的温度分布情况,结果表明,这些措施可以使得永磁体的温度降低。
【关键词】：分数槽集中绕组 有限元 转子永磁体涡流损耗 温度场
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 论文研究背景及意义8-11
• 1.2 课题的国内外研究现状11-14
• 1.2.1 转子永磁体涡流损耗研究现状11-13
• 1.2.2 电机温度场的国内外研究现状13-14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 第二章 分数槽集中绕组永磁同步电机16-22
• 2.1 永磁同步电机运行的原理与结构16-18
• 2.1.1 永磁同步电机运行的原理16
• 2.1.2 永磁同步电机的结构16-18
• 2.2 分数槽集中绕组永磁同步电机的特点18-20
• 2.3 本文所研究的样机的参数20-21
• 2.3.1 电机的性能指标20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 转子永磁体损耗分析22-38
• 3.1 转子永磁体损耗产生原因的分析22-27
• 3.1.1 定子齿和定子槽的存在22-24
• 3.1.2 定子绕组磁动势的空间谐波24-25
• 3.1.3 定子绕组磁动势的时间谐波25-26
• 3.1.4 三种谐波共同作用26-27
• 3.2 永磁体涡流损耗计算27-29
• 3.2.1 损耗计算方法27-28
• 3.2.2 两种方法得到的结果对比28-29
• 3.3 减小永磁体涡流损耗措施29-37
• 3.3.1 气隙长度的影响29-31
• 3.3.2 槽口宽度的影响31-33
• 3.3.3 槽口深度的影响33-35
• 3.3.4 永磁体分块35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 分数槽集中绕组永磁同步电机温度场分析38-66
• 4.1 电机运行损耗分析38-45
• 4.1.1 定转子铁耗38-44
• 4.1.2 定子绕组铜耗44
• 4.1.3 其他损耗44-45
• 4.2 传热学理论45-48
• 4.2.1 热传递方式45-47
• 4.2.2 导热方程及边界条件47-48
• 4.3 电机温度模型建立48-54
• 4.3.1 各种材料的导热系数48-50
• 4.3.2 气隙的等效导热系数50-51
• 4.3.3 传热面的散热系数51-53
• 4.3.4 计算模型的边界条件53-54
• 4.4 温度场计算结果分析54-64
• 4.4.1 两种温升情况54-57
• 4.4.2 转速对温度场的影响57-59
• 4.4.3 负载不同时候电机的温度场59-60
• 4.4.4 采用减小永磁体损耗措施时永磁体的温度60-64
• 4.5 本章小结64-66
• 第五章 总结与展望66-68
• 5.1 全文总结66
• 5.2 后期工作与展望66-68
• 参考文献68-73
• 致谢73-74
• 攻读硕士学位期间发表的论文74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈萍;唐任远;佟文明;贾建国;段庆亮;;高功率密度永磁同步电机永磁体涡流损耗分布规律及其影响[J];电工技术学报;2015年06期

2 张琪;鲁茜睿;黄苏融;张俊;;多领域协同仿真的高密度永磁电机温升计算[J];中国电机工程学报;2014年12期

3 朱卫光;张承宁;董玉刚;;大功率永磁同步电机转子永磁体损耗研究[J];电机与控制学报;2014年01期

4 张明慧;刘卫国;赵南南;;无刷直流电动机转子涡流损耗及其对温度场影响[J];微特电机;2013年10期

5 刘慧芳;王振华;;比较法在电机教学中的运用[J];中国电力教育;2013年25期

6 张磊;高春侠;;永磁同步电机磁钢涡流损耗模型及其衡量指标[J];电机与控制学报;2013年07期

7 付兴贺;林明耀;徐妲;房淑华;;永磁-感应子式混合励磁发电机三维暂态温度场的计算与分析[J];电工技术学报;2013年03期

8 张涛;朱q

本文编号：385232