不同转子护套高速永磁电机分析

doi:10.11985/2018.10.004

摘要/Abstract

摘要：

本文对300kW、15 000r/min的高速永磁同步电机进行了设计,针对表贴式转子结构,分别对碳纤维、合金钢护套的高速永磁同步电机进行了损耗分析和温度场分析,设计了大功率高速永磁电机并进行了参数方面的介绍。基于有限元分析使用软件对电机进行仿真,得到铁损耗等数据并进行了分析。仿真结果表明,合金钢护套下电机的发热比较严重。

关键词: 永磁同步电机, 温度场, 损耗分析, 护套, 碳纤维, 合金钢

Abstract:

In this paper, 300kW, 15 000r/min high speed permanent magnet synchronous motor is designed. For surface mounted respectively on high speed rotor structure, carbon fiber and alloy steel sheath of permanent magnet synchronous motor motor are analyzed. For high power and high speed permanent magnet motor, the parameters are designed and the temperature field and the loss are analyzed. Based on the finite element analysis, the software is used to simulate the motor, and the data such as iron loss are obtained, and the data obtained are analyzed. By comparing the simulation results, it is found that the heating of the motor under the alloy steel sheath is more serious.

Key words: Permanent magnet synchronous motor, temperature field, loss analysis, sheath, carbon fiber, alloy steel

中图分类号:

TM315

王大朋,赵广泰. 不同转子护套高速永磁电机分析[J]. 电气工程学报, 2018, 13(10): 17-21.

Wang Dapeng,Zhao Guangtai. Analysis of High Speed Permanent Magnet Motor for Different Rotor Sheath[J]. Journal of Electrical Engineering, 2018, 13(10): 17-21.

图/表 16

图1

表1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

表2

图8

图9

图10

图11

图12

图13

表3

参考文献 10

[1]	Emanuele Fornasiero . Slot harmonic impact on rotor losses in fractional-slot permanent-magnet machines[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2012,59(6):2557-2564. doi: 10.1109/TIE.2011.2168794
[2]	王凤翔 . 高速电机的设计特点及相关技术研究[J]. 沈阳工业大学学报, 2006,28(3):258-259.
	Wang Fengxiang . Study on design feature and related technology of high speed electrical machines[J]. Journal of Shenyang University of Technology, 2006,28(3):258-259.
[3]	Baile C . Design of high-speed direct-connected permanent-magnet motors and generators for the petrochemical industry[J]. IEEE Transactions on Industry Application, 2009,45(3):1159-1165. doi: 10.1109/TIA.2009.2018964
[4]	邱洪波 . 高速永磁发电机转子涡流损耗优化及对温升分布影响的研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨理工大学, 2014.
[5]	唐任远 , 等. 现代永磁电机理论与设计[M]. 北京: 机械工业出版社, 2007.
[6]	王秀和 . 永磁电机[M]. 北京: 中国电力出版社, 2007.
[7]	张殿海 . 高速永磁电机流体场分析与温升计算[D]. 沈阳:沈阳工业大学, 2009.
[8]	Deng F. Improved analytical modeling of commutation losses including space harmonic effects in permanent magnet brushless DC motors [C]. Proceedings of the 1998 IEEE Industry Applications Conference, St. Louis, MO, USA, 1998: 380-386.
[9]	王继强, 王凤翔, 孔晓光 . 高速永磁发电机设计与电磁性能分析[J]. 中国电机工程学报, 2008,28(20):105-110.
	Wang Jiqiang, Wang Fengxiang, Kong Xiaoguang . Design and analysis of electromagnetic properties for high speed PM generator[J]. Proceeding of the CESS, 2008,28(20):105-110.
[10]	Reddy P B, Zhu Z Q, Han S H, et al. Strand-level proximity losses in PM machines designed for high-speed operation [C]. 2008 International Conference on Electrical Machines, Vilamoura, Algarve, Portugal, 2008: 1-6.

名称	数值
定子外径D₁/mm	355
定子内径D_I1/mm	190
转子外径D₂/mm	176
转子内径D_I2/mm	70
定子铁心长度L/mm	130
定子槽数Z₁	36

	定子铁心损耗/kW	护套涡流损耗/W	永磁体涡流损耗/W	铜耗 /W	总损耗 /W
碳纤维	1.4	125	96	1 788	3 232
合金钢	1.4	340	36	1 788	3 517

部件	纤维护套	合金护套
转轴	334	335
转子铁心	332	335
永磁体	334	337
护套	335	338
绕组	338	356
定子铁心	362	370
机壳	385	398

[1]	岳彩旭, 都建标, 刘献礼, LIANG S Y, WANG Lihui, 高海宁, 李恒帅. 考虑时变性热强度和时变性热量分配比的铣刀前刀面瞬态温度场建模研究[J]. 机械工程学报, 2019, 55(9): 206-216.
[2]	何玉辉, 徐彦斌, 唐进元, 赵波. 磨削弧区高阶函数热源分布模型研究[J]. 机械工程学报, 2019, 55(7): 199-206.
[3]	魏东, 石友安, 胡斌, 寿比南, 桂业伟. 电磁超声法测量结构内部温度场的试验研究[J]. 机械工程学报, 2019, 55(6): 93-99.
[4]	阮智玮,阚超豪,王垒. 盆式绝缘子温度场仿真分析 ^*[J]. 电气工程学报, 2019, 14(3): 41-46.
[5]	王福吉, 王东, 殷俊伟, 杨帆, 赵猛, 王泽刚. CFRP复合材料铣削表层损伤形成机制分析[J]. 机械工程学报, 2019, 55(13): 195-204.
[6]	王福吉, 胡海波, 张博宇, 马建伟, 赵猛. 复合材料成型分层缺陷在钻削横刃挤压阶段的扩展行为[J]. 机械工程学报, 2019, 55(11): 197-204.
[7]	庄蔚敏, 王楠, 吴迪, 武世杰, 敖文宏, 刘西洋. 碳纤维复合材料层合板三点弯曲损伤仿真研究[J]. 机械工程学报, 2019, 55(10): 109-114.
[8]	余同,刘军,孙维凡. 基于模糊理论的内置式永磁同步电机弱磁控制仿真研究[J]. 电气工程学报, 2019, 14(1): 1-8.
[9]	陈蕾,孙跃,方金龙,鲍晓华. 永磁轮毂电机过载状态下的温升计算[J]. 电气工程学报, 2019, 14(1): 9-14.
[10]	冯桂宏,黄赫,刘祥炎. 永磁同步电机直接转矩控制的研究与优化[J]. 电气工程学报, 2018, 13(9): 1-7.
[11]	庞生洋, 胡成龙, 杨鸷, 汤素芳. 预制体结构对C/C复合材料力学性能、断裂行为以及热物性能的影响[J]. 机械工程学报, 2018, 54(9): 97-107.
[12]	王大朋,马田. 两种转子结构的永磁无刷直流高速电机转子受力及损耗温度场分析[J]. 电气工程学报, 2018, 13(8): 12-17.
[13]	李静,许鹏娟,杨光,冯宇宁,付思. 盐密对污秽复合绝缘子电场与温度场的影响研究[J]. 电气工程学报, 2018, 13(7): 23-30.
[14]	邹宗园, 李银潇. 钒含量对Ti-V微合金钢CGHAZ韧性影响研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(6): 146-153.
[15]	张金煜, 虞大联, 林鹏. 基于旋转热源法和均布热源法的列车踏面制动温度场分析[J]. 机械工程学报, 2018, 54(6): 93-101.