多领域协同仿真的高密度永磁电机温升计算

为了有效解决电机温升不易准确计算的难题,该文首先提出基于多领域协同仿真的高密度永磁电机温升计算理念,详细论述温升计算的流程。基于热传导理论,论文导出槽内绕组等效导热系数的计算方法,有效地考虑了漆包线绝缘层、浸渍漆和微孔对电机温升的影响。以一台48槽/8极高密度永磁电机样机为例,基于多领域协同仿真的计算方法,精确计算样机的铁耗、计及集肤效应的交流绕组铜耗,以及永磁体的涡流损耗和电机内的温度场。最后,进行样机的温升试验,温度场计算值与试验结果基本吻合,验证了基于多领域协同仿真的高密度永磁电机温升计算方法的准确性和有效性。

集肤效应对高密度永磁电机温升的影响

针对高密度永磁电机铜耗和温升难以精确计算的问题,依据电磁场的基本理论,导出电阻增加系数的表达式,分析电阻增加系数与电导率、频率和导线尺寸之间的关系。用Ansoft有限元软件,仿真分析电机槽内电流密度分布不均匀现象和三种绕组选用方案对交流电阻值的影响。基于流固耦合方法,用AnsysFluent有限元软件,仿真分析考虑集肤效应影响的三种绕组设计方案的电机温升值。仿真结果表明,合理的选取绕组线径和并绕根数可以有效抑制交流绕组的集肤效应,降低电机温升。样机试验结果和仿真计算数据比较吻合,验证了仿真分析方法的正确性和可行性。

高密度永磁电机永磁体防退磁技术的分析

本文分析了永磁体的退磁机制,基于退磁原理,建立了退磁模型,并设计了高密度永磁电机防退磁方案。通过实验的方法,验证了防退磁方案的可行性,证实了防退磁方案的推广价值。

高密度永磁同步电机永磁体失磁特征量分析

针对工业机器人用高密度永磁同步电机转子永磁体存在不可逆的失磁风险,以一款8极36槽工业机器人用永磁同步电机永磁体为例对失磁故障进行了研究。采用时步有限元法分析了永磁电机不同程度失磁状态下电磁场的变化,运用傅里叶级数谐波分解理论得到电机气隙磁场以及电流谐波含量;给出了永磁体不同程度失磁状态下气隙磁场、电枢电流、反电动势波形、磁链波形、磁场轨迹及定子铁心磁密特性的变化规律。基于以上参数分析提取出失磁故障紧密相联的特征量,为进一步研究永磁同步电机失磁故障诊断及在线监测理论奠定基础。

现代车用无刷永磁电机设计研究

结合多领域仿真与系统集成优化,将整个设计过程划分为三大步骤,提出一种新的现代车用无刷永磁电机设计理念及设计原则。进一步结合转子结构的应力分析,开展无刷永磁电机的转子结构设计研究,提出IPM无刷永磁电机的一种“V”型转子结构,实际应用于“超越三号”燃料电池轿车牵引电机,有效地提高了电机的高速机械性能并降低了电机的振动和噪声。