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基于转子永磁分段优化的轴向磁通永磁电机涡流损耗分析与试验

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3616-3629页

作者：刘细平朱治国陈栋史梓豪孙国建江西理工大学电气工程与自动化学院赣州341000 杭州中豪电动科技有限公司杭州310000

轴向磁通永磁电机永磁体中的涡流损耗将使转子温度升高,致使永磁体产生不可逆退磁风险,影响电机的正常运行。该文推导了轴向磁通永磁电机永磁体涡流损耗的数学模型,分析得到永磁体表面涡流路径长度及永磁体表面积对涡流损耗的影响规律;... 详细信息

轴向磁通永磁电机永磁体中的涡流损耗将使转子温度升高,致使永磁体产生不可逆退磁风险,影响电机的正常运行。该文推导了轴向磁通永磁电机永磁体涡流损耗的数学模型,分析得到永磁体表面涡流路径长度及永磁体表面积对涡流损耗的影响规律;结合理论分析,在永磁体完全分段的基础上,提出了三种永磁体部分分段的优化新方法;利用有限元软件建立了电机有限元分析模型,对永磁体的电流密度分布、涡流损耗、抗退磁能力、静力学强度等进行了仿真分析与比较,获得了较合适的永磁体部分分段数和永磁体保留尺寸。最后制作了样机,测试了电机效率、永磁体磁性能和永磁体温升情况,验证了所提优化方法的有效性及理论分析的准确性。

关键词：轴向磁通永磁电机永磁体部分分段涡流损耗静力学永磁体温升

变频器供电内置式永磁同步电机转子损耗计算与试验

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电工技术学报 2018年第24期33卷 5811-5820页

作者：佟文明王云学贾建国唐任远沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心沈阳110870

为了研究内置式永磁同步电机在变频器供电满载运行时铁心损耗和永磁体损耗大小和温升分布规律,采用有限元法计算两种不同转子磁极结构电机在正弦波和变频器供电下,不同内功率因数角和变频器参数时的损耗,并采用温度场软件仿真正弦波和... 详细信息

为了研究内置式永磁同步电机在变频器供电满载运行时铁心损耗和永磁体损耗大小和温升分布规律,采用有限元法计算两种不同转子磁极结构电机在正弦波和变频器供电下,不同内功率因数角和变频器参数时的损耗,并采用温度场软件仿真正弦波和变频器供电下永磁体与绕组温升分布。为了采用试验法分离永磁体损耗,利用埋置于内置式转子的无线测温元件测试满载时永磁体温度随时间的变化曲线,根据初始时段时间温度曲线斜率计算得到永磁体涡流损耗值。同时,利用拖动电机反拖装有与样机转子体积、质量相同的假转子样机测试机械损耗。将测试总损耗减去绕组铜耗、机械损耗和永磁体损耗分离出铁心损耗实验值,并将永磁体损耗、铁心损耗、永磁体温升实验值与计算值进行对比,验证仿真分析的正确性。

关键词：内置式永磁同步电机有限元法试验方法永磁体损耗永磁体温升

不同保护型式下的高速表贴式永磁转子应力与温升分析

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电工技术学报 2019年第9期34卷 1815-1824页

作者：张超陈丽香于慎波孙宁王晓宇沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心沈阳110870 沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870

针对高速表贴式永磁转子的不同保护型式,建立了三层配合下的表贴式永磁转子应力解析计算模型,基于该解析计算模型对钛合金护套和碳纤维护套保护下的永磁转子进行设计,并通过有限元法对解析计算模型的正确性进行验证。研究了不同护套材... 详细信息

针对高速表贴式永磁转子的不同保护型式,建立了三层配合下的表贴式永磁转子应力解析计算模型,基于该解析计算模型对钛合金护套和碳纤维护套保护下的永磁转子进行设计,并通过有限元法对解析计算模型的正确性进行验证。研究了不同护套材料、过盈量、极间填充材料、温度等因素对护套等效应力的影响规律。建立了高速表贴式永磁转子涡流损耗与温升的计算模型,研究了不同护套保护措施、不同填充材料下,永磁转子涡流损耗分布与永磁体温升特性。在此基础上,完成了一台高速表贴式永磁电机的设计与制造,并进行了实验,结果证明了该文计算分析的正确性。

关键词：高速表贴式永磁电机护套解析法涡流损耗永磁体温升

电流时间谐波对转子带护套伺服永磁同步电动机温度场的影响

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北京交通大学学报 2017年第2期41卷 98-105页

作者：李伟力杜林奎李栋李金阳汪家俊北京交通大学电气工程学院北京100044 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001 江苏微特利电机股份有限公司江苏泰州225318

针对转子带护套伺服永磁同步电机运行过程中永磁体温升较高的问题,本文以一台2 000r/min、12.5kW的伺服永磁同步电动机为研究对象,对变频驱动时永磁电机的温升问题进行了研究.测试了样机额定负载下变频器供电时的相电流,通过傅里叶分解... 详细信息

针对转子带护套伺服永磁同步电机运行过程中永磁体温升较高的问题,本文以一台2 000r/min、12.5kW的伺服永磁同步电动机为研究对象,对变频驱动时永磁电机的温升问题进行了研究.测试了样机额定负载下变频器供电时的相电流,通过傅里叶分解计算出电流各次谐波值.建立了永磁电机二维瞬态电磁场方程,计算出不同电流谐波在护套内产生的涡流损耗.并建立了三维温度场模型,对电机各部分的温度分布进行求解.经计算分析可知绕组内谐波次数位于控制电路载波比附近的电流时间谐波,将导致电机永磁体温升明显变大.将计算所得的电机温度分布与实测结果进行对比,验证了计算结果的正确性.

关键词：伺服永磁电机电流时间谐波涡流损耗永磁体温升温度场

一种轴向风冷结构对高速永磁电机转子温升的抑制研究

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电机与控制应用 2022年第3期49卷 48-54,67页

作者：王晗佟文明沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心辽宁沈阳110870

在变频器驱动方式下,高速永磁电机具有较大的转子涡流损耗,由于其转子的散热能力较差,易使永磁体温升较高,而发生不可逆失磁现象。采用机壳水冷结构可以有效地带走电机定子侧的热量,但是对于高速永磁电机的转子部位,水冷结构的冷却效果... 详细信息

在变频器驱动方式下,高速永磁电机具有较大的转子涡流损耗,由于其转子的散热能力较差,易使永磁体温升较高,而发生不可逆失磁现象。采用机壳水冷结构可以有效地带走电机定子侧的热量,但是对于高速永磁电机的转子部位,水冷结构的冷却效果有限。以一台15 kW、30000 r/min的高速永磁电机为例,设计了一种风、水混合冷却结构,基于流固耦合的计算方法分析了水速、风向以及不同风道截面积对电机永磁体部位温升的影响,并得出了相对的最优值。与仅采用水冷结构相比,增加该风冷结构可使永磁体温升降低了18.1 K,该结构可对大功率高速永磁电机的冷却系统设计提供一定的参考。

关键词：高速永磁电机涡流损耗不可逆失磁永磁体温升