高速永磁同步电动机定子铁心损耗分析

发布时间：2020-07-28 08:40

【摘要】：高速永磁同步电机具有启动快、效率高、功率密度高、结构紧凑等优良的性能,并且高速永磁同步电机的研制和相关技术的推广应用已给工业领域的高端驱动和高效节能技术带来一场革命。高速永磁电机体积小,热源密度大,其散热比常规电机困难,可能导致转子永磁体退磁,还有可能导致电机内的温升过高,从而损坏电机内的绝缘。在高频供电方式下,定子区域的铁耗比电机内的其它电磁损耗要大得多,因此对高速永磁同步电动机定子区域的铁心损耗进行比较深入的研究是很有意义的。本文针对高速永磁同步电机定子区域的铁心损耗问题,介绍了永磁电机的的基本分类、基本结构及工作原理,分析铁磁材料铁心损耗产生的机理,根据电磁场的基本知识,建立了求解电机定子铁心损耗的数学模型。根据设计方案,在二维瞬态场中建立一台功率250k W的2极24槽高速永磁同步电动机有限元分析模型,计算分析了电机的电磁性能,主要包括气隙磁密,反电势波形、电磁力和齿槽转矩,有限元得出的结果符合电机设计的要求。对定子铁心进行区域划分,在各个区域内取几个典型位置,并计算分析了各典型位置的径向磁密与切向磁密的变化规律。采用三种方案计算高速永磁同步电机在额定工况下定子区域的铁心损耗。计算了定子铁心不同区域的铁耗密度,分析其分布规律,研究了磁场频率对高速电机定子铁心损耗的影响。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM341
【图文】：

转子结构

a) 凸出式 b) 插入式图 2-1 表贴式转子结构Fig. 2-1 Surface Mount Rotor Structurec) 切向式 d) 径向式图 2-2 内置式转子结构Fig. 2-2 Built-in rotor structure原理步电机的工作原理是转子上的励磁绕组建立恒定磁场

转子结构

-8-c) 切向式 d) 径向式图 2-2 内置式转子结构Fig. 2-2 Built-in rotor structure原理步电机的工作原理是转子上的励磁绕组建立恒定磁场转磁场相互交链，拖动转子运行。在运行原理方面，同步电机相似，只不过建立转子磁场的是转子上的永高速永磁电机的定子三相绕组通入三相对称的交流电同频率的旋转磁场与永磁体建立的恒定磁场相互交链，逐步实现以同步速运转。

损耗曲线,铁耗

图 2-3 不同频率下损耗曲线Fig. 2-3 core loss curves at different frequencies本章小结本章主要对永磁电机的相关知识及铁磁材料的性质做了全面的叙述磁同步电机的的基本分类、基本结构及工作原理。着重阐述了铁磁损耗、经典涡流损耗和异常涡流损耗产生的机理及相应的数学模型子区域铁耗的两种数学模型，模型一是只计算定子区域中交变磁场，模型二是不仅计算定子区域中交变磁场生成的铁耗还计算定子区旋转磁场生成的铁耗。本章主要为后文高速永磁同步电机二维有限立及全面的研究定子铁心损耗的分布规律提供理论指导。

【参考文献】