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高速永磁电机设计难在哪?

2021-03-25 14:20:09     来源:立新电机        

【哔哥哔特导读】高速永磁电机的功率密度大,定子散热面积小、损耗密度高;转子要承受高转速带来的离心力,同时还会因风摩损耗、涡流损耗产生较大的温升。

高速电机通常是指转速超过10000r/min的电机,而一般说来,我们所熟悉的鼠笼转子异步电机、实心转子异步电机、线绕转子同步电机、永磁电机、感应子电机、开关磁阻电机等均可应用于高速场合。其中以高速永磁电机(highspeedpermanentmagnetmotor,HSPMM)有着效率和功率密度高的优势,应用潜力极大,它几乎涵盖了各种功率等级的场合,已成为当前国内外电机领域的一个研究热点,今天就说说它的设计之难点。

电机

首先,高速永磁电机的功率密度大,定子散热面积小、损耗密度高;转子要承受高转速带来的离心力,同时还会因风摩损耗、涡流损耗产生较大的温升。

其次,高速永磁电机损耗密度高、转子温升高的特点也为电机散热设计提出了挑战。准确计算电机各项损耗是进行散热设计的基础,而高频率下材料的损耗特性、电机损耗分布均不同于传统电机,不能直接套用传统方法。永磁体性能受温升影响很大,且易因高温失磁,因此必须准确计算电机温升,尤其是转子温升。

再次,转子支承问题也是高速电机设计、制造的难点之一。受离心力、摩擦发热等的影响,普通电机轴承不能直接用于高速电机。高速滚珠轴承、空气轴承和磁悬浮轴承等适用于高速场合的轴承各有优缺点,进行电机设计时必须根据应用场合和技术条件对比选择。

最后,高速电机的转子要承受很大的离心力和一定的热应力,而永磁体的抗拉强度往往较低,因此必须进行转子的强度分析。高速电机的转子支承系统比较复杂,高转速下转子易因不平衡和共振产生较大的振动,甚至会使转子严重变形,威胁人员和设备的安全,因此,必须进行转子动力学分析。

目前,高速永磁电机的设计技术的核心是电机转子和定子的设计,而电机分析技术的核心是

对电机损耗,转子强度和温升计算的分析。现在设计主要是围绕着电机定转子的材料和结构来进行的,并且取得了一定的进展,但是在高速永磁电机的分析技术方面,人们对电机损耗,转子强度和温升计算的研究尚不够完善,还在继续深入之中。

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