论高速永磁电机设计与分析技术研究.docVIP

精品论文 参考文献 论高速永磁电机设计与分析技术研究 广东省东莞电机有限公司 523141 摘 要：高速永磁电机在航空航天、能源及精密制造等领域具有广阔的应用前景。所以，随着航空航天等精密制造行业在近几年的飞速发展，高速永磁电机的相关技术也得到了进一步的发展。因此，从电机转子和定子的设计方面对高速永磁电机的设计技术进行了阐述，分析高速永磁电机的设计及分析工作，希望能够提升永磁电机的工作效率，降低电机设备的能耗，从而取代传统效率低、能耗高的电机设备。 关键词：电机；高速；永磁电机；设计 0 引言 随着科学技术的发展，高速永磁电机在工业上的应用得到了一定程度的重视。高速永磁电机区别于普通电机，它的设计虽然和普通电机一样遵循基本电磁原理，然而其却具有普通电机所没有的优势，其不仅体积小而且转速快，不仅能节约成本和提高电机的工作效率，就需要解决高转速为其带来的一系列问题。高速电动机和发电机的转速通常在30000 r/min以上,甚至超过100000 r/min，定子齿和铁心中磁通的变化频率超过1kHz。高速高频电机的设计与普通低速低频的电机有很大的不同。 转子与轴承系统的动力学分析对高速电机的运行可靠性有着重要的意义。 1 高速永磁电机设计 当前高速永磁电机设计主要包括两方面的内容，具体如下： 1.1 电机转子设计 在高速永磁电机运行过程中，转子会持续高速地旋转。因而，在电机持续高速运转使用过程中，由于高速旋转所带来的强大离心力必然会要求转子具备较高的强度，而高速旋转摩擦也极易破坏电机转子的自身结构。因而，为了能够更好地保障高速永磁电机的正常使用，在确保转子处于所需的转动强度的同时，提升低损耗以及耐高温的特性，这必然要求更为合理地设计高速电机所需的材料以及电机结构。在高速永磁电机材料设计中，当前大范围使用的材料通常具备较高的矫顽力，这主要是由于具备高矫顽力的材料相应的温度系数相对较低，这样更有利于确保高速永磁电机转子所处的温度相对更为稳定一些。同时，高矫顽力的材料具备较高的温度适应能力，目前被大范围应用于温度较高的应用环境中。此外，矫顽力较高的材料通常抗压性以及抗扰强度相对较高， 所能够承受的离心力也会相对更高一些。在实际应用中需要注意的是，由于高矫顽力的材料抗张强度相对较低，这要求在进行结构设计时需使用特定的材料以起到保护的作用。 另外，在进行高速永磁电机结构设计时，当前使用范围最为广泛的结构分别为表贴式结构或者两级圆柱永磁结构，这样能够发挥保护电机转子材料的作用。 1.2 电机定子设计 与高速永磁电机转子有所差别，定子属于高速永磁电机的散热通道。因而，当前高速永磁电机大多数的损耗均是由于定子所产生的，而且转子所产生的损耗跟定子的结构以及所使用的材料有着紧密的联系。因而，如何设计高速电机定子的结构以及所使用的材料，是当前高速永磁电机设计研究的关键工作内容。一方面，在设计高速永磁电机定子结构时，当前主要使用的是环形绕组的结构。此种定子结构，首先要求绕组位于电机的轭部，以最大化地减少转子正常工作所需的长度，以提升转子的刚度。其次，由于此种定子结构内外槽相对较多，可以考虑利用为散热通道，以达到散热的作用。应关注的是，由于电子在???速使用中，此种结构所构造的齿槽极易增加转子的损耗。因而，为了减少该损耗，可以考虑增加气隙长度以更好地完成散热操作。此外，在当前所采取的定子结构设计中，厚度不超过0.2MM 的无取向硅钢片是目前使用范围最为广泛的。随着科技的持续进步，软磁复合材料受到的关注力也慢慢增加，应用范围越来越广。 2高速永磁电机分析技术综述 2.1电机损耗分析 在对高速永磁电机进行分析的技术中，电机损耗分析技术是较为热门的问题。一方面，在电机转动的过程中，定子会产生一定的铁耗。而就目前而言，很多学者都利用比损耗法进行铁耗的分析。具体来说，就是按照特定频率和磁密下的定子铁耗进行电机运行过程中定子铁耗的计算，并根据一定的经验系数进行计算结果的修正。另一方面，电机运转过程中会产生一定的铜耗，而目前用来进行铜耗分析的是解析模型效应等方法。再者，转子涡流损耗也是电机损耗分析的重点内容之一。而就现阶段来看，常用于进行转子涡流损耗分析的方法是解析法和有限元法。 2.2电机转子强度分析 为了保证转子不遭到离心力的破坏，在进行转子设计时，要对转子强度进行分析。通常的情况下，进行结构简单的转子的强度分析时，可以精确的分析出永磁体和转子内部的应力。而对结构复杂的