基于耦合场的永磁伺服电机温升计算研究

发布时间：2020-04-27 13:41

【摘要】：永磁同步电机功率密度比较高、转矩比较大、效率比较好,被广泛用在电动汽车、工业机床、军事等领域。目前大多数永磁同步电机采用变频器驱动方式实现变频调速,供电电流中时间谐波分量增加较多,导致电磁场中的谐波有较大变化,电机在运行时产生的额外谐波损耗也会有较大增加,电机的热源密度变大;同时由于永磁体散热效果较差,其温升过高会引起退磁现象,将会直接影响电机的性能,缩短使用寿命。因此,在电机设计中,准确计算电机温升很重要。首先,本文针对电机电磁场中材料的温度属性随电机温度变化而发生变化的问题,运用有限元法,提出一种电磁场与温度场双向耦合的计算方法,实现两场信息的迭代计算,进而提高电机温升计算的准确度。建立电磁场与温度场双向耦合的数学模型,通过对电机分别采用加载热密度方法和电磁场与温度场双向耦合方法进行计算,对计算结果进行对比分析。研究了模型剖分单元数量对计算方法准确性的影响。其次,以一台内置式转子结构的车用永磁同步电机为例进行研究,为保证电机在电磁场与温度场中计算的适应性,使用等效法对电机模型进行简化处理,通过电磁场与温度场双向耦合计算方法对样机进行仿真分析。对样机在额定转速下的温度变化进行实验分析,比较计算值与实验值的误差,证明了此方法的准确性。针对永磁体温升过高问题,采用永磁体沿轴向平均分段技术,计算了降低永磁体涡流损耗削弱的大小和抑制其最高温升的效果。通过对比电机分别采用V型和V一型转子结构时,采用耦合方法计算了电机各部分产生的损耗的大小以及对电机温升大小的影响。最后,对两台表贴式转子结构永磁同步电机的温升采用双向耦合方法进行仿真分析,将计算结果与实验值比较。研究定子铁心采用不同材料对损耗的产生及温升大小的影响,分析电机机壳所用材料以及绝缘散热胶对电机温升的影响。研究一台高速永磁同步电机转子护套采用不同材料以及设置铜屏蔽环时,对电机损耗产生以及电机温升大小的影响。
【图文】：

转子损耗,永磁电机,护套,计算模型

图 1.1 带护套表贴式永磁电机转子损耗计算模型1 Calculation model of rotor loss of PM motor with的永磁电机，由于护套没有导电率，气隙子产生较大的涡流损耗。对此，，Z.Q.Zhu 7-9]

计算模型,齿尖,涡流损耗,模型图

b 考虑齿尖模型图 1.2 计算模型Fig. 1.2 Calculation model况是由涡流损耗决定的，朱建国度分布情况[10]，如图 1.3 所示，频
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM383.4

【参考文献】