负载变化对永磁同步电机性能的影响分析

doi:10.11985/2018.09.004

电气工程学报 ›› 2018, Vol. 13 ›› Issue (9): 20-25.doi: 10.11985/2018.09.004

负载变化对永磁同步电机性能的影响分析

杨江飞¹,管华¹,杨春华¹,鲍晓华²

^1. 安徽皖南电机股份有限公司泾县 242500
^2. 合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥 230009

收稿日期:2018-06-01 出版日期:2018-09-25 发布日期:2019-11-29
作者简介:杨江飞男 1975年生, 从事电动机产品设计工作。|管华男 1962年生,助理工程师,从事电机工艺及试验工作。
基金资助:
工业强基工程项目实施计划(TC160A310);国家自然科学基金项目(51677051)

Influence of Load Variation on Performance of Permanent Magnet Synchronous Motor

Yang Jiangfei¹,Guan Hua¹,Yang Chunhua¹,Bao Xiaohua²

^1. Anhui Wannan Electric Machine Co., Ltd. Jingxian 242500 China
^2. Hefei University of Technology Hefei 230009 China

Received:2018-06-01 Online:2018-09-25 Published:2019-11-29

摘要/Abstract

摘要：

负载变化时电机需随之运行于不同的工况,这将造成电机性能参数发生改变。本文以一台37kW低速大转矩永磁同步电机为例,研究了电机负载变化对电机转矩脉动和铁心损耗的影响。首先分析了负载变化对气隙磁密谐波含量以及转矩脉动系数的影响。然后,对比了额定负载时定子铁心齿顶、齿身和轭部的铁耗分布情况,揭示了磁密分布与铁耗大小的关系。研究了定子铁心不同区域磁密随时间的变化趋势,得出铁心损耗的变化规律。最后,分析了铜耗和效率与不同负载的变化规律。本文所研究内容对于电机铁心结构优化设计以及转矩优化有一定理论参考价值。

关键词: 负载变化, 转矩脉动, 铁心损耗, 有限元分析

Abstract:

When the load changes, the motor is required to run at different working points, which will cause the change of motor performance parameters. In this paper, the influence of load variation on motor torque ripple and core loss is studied. Taking a 37kW low speed high torque permanent magnet synchronous motor as an example, the influences of load variation on the flux density of air gap and the coefficient of torque ripple are analyzed. Then, the distributions of the iron loss at the top tooth, the tooth body and the yoke of stator core at the rated load are compared, and the relationship between the flux density distribution and the iron consumption is revealed. The changing trend of magnetic density with time in different regions of stator core is studied, and the variation rule of core loss is obtained. Finally, the variations of the copper loss and the efficiency with different load are analyzed. The research contents in this paper are of theoretical value for optimizing the core structure design and torque optimization of motor.

Key words: Load change, torque ripple, core loss, finite element analysis

中图分类号:

TM315

杨江飞,管华,杨春华,鲍晓华. 负载变化对永磁同步电机性能的影响分析[J]. 电气工程学报, 2018, 13(9): 20-25.

Yang Jiangfei,Guan Hua,Yang Chunhua,Bao Xiaohua. Influence of Load Variation on Performance of Permanent Magnet Synchronous Motor[J]. Journal of Electrical Engineering, 2018, 13(9): 20-25.

图/表 7

图1

表1

图2

图3

图4

图5

表2

参考文献 8

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参数	数值
额定功率/kW	37
额定电压/V	380
额定转速/(r/min)	23
极数	36
额定转矩/N·m	15 363
定子槽数	54
定子外径/mm	395
定子内径/mm	295
气隙长度/mm	1.1
转子内径/mm	250
铁心长度/mm	1 000

位置	区域重量/kg	铁耗/W	单位铁耗/(W/kg)
定子齿顶	46.34	43.600	0.941 0
定子齿身	587.98	429.210	0.730 0
定子轭部	497.04	90.708	0.182 5

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Influence of Load Variation on Performance of Permanent Magnet Synchronous Motor

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