高速电机中多应力对永磁体性能影响的研究

作     者：曹红霞 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王云冲;沈建新

授予年度：2022年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：高速电机 永磁体 过盈配合 应力 磁性能 磁特性模型 

摘      要：高速电机被广泛应用于飞轮储能系统、高速机床、高速涡轮发电机等多个领域。然而高速电机的损耗密度比传统电机更大,其转子温升明显,转子上永磁体的温度也随之升高,并且永磁体在高转速下承受了很高的机械应力。永磁体磁特性的变化将影响电机的整体性能,因此有必要对高速电机中永磁体在复杂工况下的磁特性进行研究,以提高电机设计的精度,确保电机运行的可靠性。本文首先介绍了永磁体的特性参数,总结了不同种类转子护套的特点,研究了转子低温过盈装配工艺对永磁体性能的影响。由于转子护套与永磁体之间为过盈配合,采用非金属护套的表贴式永磁电机在转子装配过程中,永磁体要经历液氮低温环境。本文设计实验分析了永磁体低温处理后的性能。以一台高速永磁同步电机为例,本文用有限元仿真软件分析了高速电机中永磁体在工作条件下的温度分布,用解析法分析了永磁体与转子护套之间过盈量产生的过盈预紧力,仿真分析了离心力、热应力以及过盈配合预紧力共同作用时永磁体的机械应力分布。本文设计实验装置模拟永磁体在高速电机中的工况,分析了永磁体在不同温度和机械应力下的磁性能,并根据实验结果提出了永磁体在不同应力下的磁特性模型。在表贴式永磁同步电机中,永磁体是转子涡流损耗的主要来源,本文研究了永磁体电导率对转子涡流损耗的影响,设计实验分析了不同温度和机械应力下永磁体的电导率。最后,本文将提出的永磁体磁特性模型应用在高速电机的仿真中,分析了一台高速永磁同步电机和一台高速永磁辅助同步磁阻电机的电磁性能,验证了永磁体磁特性模型的影响。