【摘 要】
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由于工业装备的需求,超高速永磁电机在储能飞轮、高速磨床、涡轮增压器等领域应用非常广泛。而超高速永磁电机的问题在于其损耗密度大、散热困难,这会给超高速永磁电机运行带
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由于工业装备的需求,超高速永磁电机在储能飞轮、高速磨床、涡轮增压器等领域应用非常广泛。而超高速永磁电机的问题在于其损耗密度大、散热困难,这会给超高速永磁电机运行带来很大影响。因此本文对超高速永磁电机进行了理论分析,并以一台250kW、67000r/min压缩机用超高速永磁电机进行了理论验证,具体工作如下:对超高速永磁电机进行了电磁设计,并对超高速永磁电机定子开槽、材料选取以及转子磁极的充磁方式等进行了分析,利用有限元仿真软件对电机性能进行了分析,并对电机定子结构进行了优化。建立了涡流场有限元分析模型进行高速永磁电机铜耗的研究,将趋肤效应与临近效应考虑在内,探究了不同频率、导体间距、导体半径对高频铜耗的影响情况,并给出了降低铜耗的方法;结合定子各个部位交变磁化、旋转磁化独特的磁化特点,建立了考虑谐波磁场的定子铁耗计算模型,并且与传统计算方法进行对比分析;利用考虑逆变器谐波的场路耦合有限元模型详细计算转子涡流损耗,对转子保护套的材料、厚度、气隙长度、载波频率等因素对于转子涡流损耗的影响规律进行归纳。对超高速永磁电机的温升问题进行了研究,对比分析了电机水冷系统中不同水道模型的散热能力,最终选取了螺旋形水道和轴向通风的混合冷却方式。对混合冷却方式下电机的温升进行了温度场仿真,分析了通风量与水流量对电机各个位置温升的影响。对超高速永磁电机的样机进行了试制,展示了电机定、转子的装配方法,并搭建了样机实验平台,对样机进行了空载测试。
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