高速永磁电机的转子涡流损耗分析

在高速永磁电机中,转子涡流损耗会使转子温度升高,影响电机效率等性能,甚至导致永磁体过热退磁。针对高速永磁电机中的转子涡流损耗问题,进行了解析分析和有限元计算,分析了产生转子涡流损耗的谐波来源,研究了不同定转子结构电机的转子涡流损耗,分析了定子槽数、槽口宽度、气隙长度、屏蔽层、定子齿开辅助槽对转子涡流损耗的影响。结果表明,增加定子槽数、减小槽口宽度、增加气隙长度可以减小转子涡流损耗;在护套和永磁体中间加一层高电导率屏蔽层能有效减小永磁体的涡流,且选择合适的屏蔽层厚度能够进一步减小转子涡流损耗;提出了使用合适宽度、深度、角度和槽型的辅助槽来减小转子涡流损耗、帮助电机散热的新方法。对高速永磁电机的研制具有重要的理论研究和工程应用价值。

超导磁悬浮复合材料储能飞轮转子优化设计

为了提高储能飞轮的储能密度,设计了一种金属轮毂和3个复合材料圆环过盈装配的磁悬浮外转子飞轮;采用平面应力方法建立了转子的应力模型,以复合材料圆环的厚度和环间过盈量为优化变量,以储能量为优化目标,在强度约束条件下,通过序列二次规划法对转子进行优化设计,将转子的极限转速从50000r/min提高到57797r/min,储能密度由40W·h/kg升高到53.8W·h/kg,储能量升高34.5%。该研究方法和结果可以为复合材料储能飞轮的设计、制造和优化提供依据。

轴向磁轴承涡流损耗分析

针对实心铁芯结构的轴向磁轴承推力盘沿轴向高频振动时产生的铁芯涡流损耗,提出了一种基于有效磁阻法和等效磁路法的涡流损耗磁路计算模型,将磁通路径上的铁芯涡流以有效磁阻的形式等效,并给出了动态气隙磁通及电磁力的解析解。对磁轴承解析模型与不考虑和考虑漏磁、磁化曲线饱和及边缘效应的有限元分析结果进行了对比分析。结果表明:涡流磁阻的等效合理;解析模型计算的损耗比有限元模型大,且在高频段的误差明显。解析模型能够形象直观地表示磁轴承的电磁力和涡流损耗,且模型简单,参数易于修改,适用于低功耗磁轴承结构的参数选定及优化设计。