永磁大功率高速发电机
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永磁同步高速发电机设计重点与发展综述

发布日期:2022-03-07 作者: 点击:

  永磁同步高速发电机具有体积小、功率密度大、可与高速负载直接相连、省去传统的机械增速设备、减小体系噪音和进步体系传动效率等特色,在高速磨床、空气循环制冷体系、储能飞轮、燃料电池、天然气输送高速离心压缩机以及作为飞机或舰载供电设备的分布式发电体系等范畴具有广阔的应用前景,现在已成为国际电工范畴的研究热点之一。

永磁同步高速发电机

  高速电机的主要特色是转子速度高、定子绕组电流和铁心中磁通频率高、功率密度和损耗密度大。这些特色决议了高速电机具有不同于常速电机的关键技术与规划方法。

  高速电机的转子速度一般高于10000r/min,在高速旋转时,惯例叠片转子难以接受巨大的离心力,需求选用特殊的高强度叠片或实心转子结构;关于永磁电机来说,转子强度问题更为杰出,因为烧结而成的永磁资料不能接受转子高速旋转产生的拉应力,须对永磁体采纳保护办法;转子与气隙高速冲突,在转子表面形成的冲突损耗远大于常速电机,给转子散热带来很大困难;为了确保转子有足够的强度,高速电机转子多为细长型,因而与常速电机相比,高速电机转子体系接近临界转速的可能性大大增加,为了防止发生曲折共振,须准确猜测转子体系的临界转速;普通电机轴承无法在高速下牢靠运转,须选用高速轴承体系。

  高速电机绕组电流和铁心中磁通交变频率很高,会在电机绕组、定子铁心以及转子中产生较大的高频附加损耗。定子电流频率较低时,一般可以疏忽趋肤效应和邻近效应对绕组损耗的影响,但在高频情况下,定子绕组会产生明显的趋肤效应和邻近效应,绕组附加损耗;高速电机定子铁心中磁通频率高,趋肤效应的影响不能疏忽,惯例的核算方法会带来较大误差,为了准确核算高速电机的定子铁心损耗,需求探究高频工况下的铁耗核算模型;定子开槽与绕组非正弦分布引起的空间谐波以及PWM供电产生的电流时间谐波均会在转子中产生较大的涡流损耗,由于转子体积小、散热条件差,会给转子散热带来大困难,因而转子涡流损耗的准确核算以及探究有用降低转子涡流损耗的办法,对高速电机牢靠运转具有重要意义;同时,高频电压或电流也给大功率高速电机的控制器规划带来了挑战。

永磁同步高速发电机

  高速电机的体积远小于同等功率的常速电机,不只功率密度和损耗密度大,并且散热困难,假如不选用特殊散热办法,会使电机温升过高,从而缩短绕组寿命,特别关于永磁电机,在转子温升过高的情况下,永磁体易发生不可逆退磁。规划杰出的冷却体系,能有用降低定转子温升,是大功率高速电机长时间稳定运转的关键。

  综上所述,高速电机在转子强度、转子体系动力学、电磁规划、冷却体系规划与温升核算、高速轴承以及控制器的研制等方面存在许多惯例电机所不具有的特殊关键问题,因而高速电机的规划是一个集电磁场-转子强度-转子动力学-流体场与温度场等多物理场屡次迭代的归纳规划过程。现在应用于高速范畴的电机类型主要有感应电机、永磁电机、开关磁阻电机以及电机,每种电机类型又有不同的拓扑结构。


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