永磁大功率高速發電機
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永磁同步高速發電機設計重點與發展綜述

發布日期:2022-03-07 作者: 點擊:

  永磁同步高速發電機具有體積小、功率密度大、可與高速負載直接相連、省去傳統的機械增速設備、減小體系噪音和進步體系傳動效率等特色,在高速磨床、空氣循環制冷體系、儲能飛輪、燃料電池、天然氣輸送高速離心壓縮機以及作為飛機或艦載供電設備的分布式發電體系等范疇具有廣闊的應用前景,現在已成為國際電工范疇的研究熱點之一。

永磁同步高速發電機

  高速電機的主要特色是轉子速度高、定子繞組電流和鐵心中磁通頻率高、功率密度和損耗密度大。這些特色決議了高速電機具有不同于常速電機的關鍵技術與規劃方法。

  高速電機的轉子速度一般高于10000r/min,在高速旋轉時,慣例疊片轉子難以接受巨大的離心力,需求選用特殊的高強度疊片或實心轉子結構;關于永磁電機來說,轉子強度問題更為杰出,因為燒結而成的永磁資料不能接受轉子高速旋轉產生的拉應力,須對永磁體采納保護辦法;轉子與氣隙高速沖突,在轉子表面形成的沖突損耗遠大于常速電機,給轉子散熱帶來很大困難;為了確保轉子有足夠的強度,高速電機轉子多為細長型,因而與常速電機相比,高速電機轉子體系接近臨界轉速的可能性大大增加,為了防止發生曲折共振,須準確猜測轉子體系的臨界轉速;普通電機軸承無法在高速下牢靠運轉,須選用高速軸承體系。

  高速電機繞組電流和鐵心中磁通交變頻率很高,會在電機繞組、定子鐵心以及轉子中產生較大的高頻附加損耗。定子電流頻率較低時,一般可以疏忽趨膚效應和鄰近效應對繞組損耗的影響,但在高頻情況下,定子繞組會產生明顯的趨膚效應和鄰近效應,繞組附加損耗;高速電機定子鐵心中磁通頻率高,趨膚效應的影響不能疏忽,慣例的核算方法會帶來較大誤差,為了準確核算高速電機的定子鐵心損耗,需求探究高頻工況下的鐵耗核算模型;定子開槽與繞組非正弦分布引起的空間諧波以及PWM供電產生的電流時間諧波均會在轉子中產生較大的渦流損耗,由于轉子體積小、散熱條件差,會給轉子散熱帶來大困難,因而轉子渦流損耗的準確核算以及探究有用降低轉子渦流損耗的辦法,對高速電機牢靠運轉具有重要意義;同時,高頻電壓或電流也給大功率高速電機的控制器規劃帶來了挑戰。

永磁同步高速發電機

  高速電機的體積遠小于同等功率的常速電機,不只功率密度和損耗密度大,并且散熱困難,假如不選用特殊散熱辦法,會使電機溫升過高,從而縮短繞組壽命,特別關于永磁電機,在轉子溫升過高的情況下,永磁體易發生不可逆退磁。規劃杰出的冷卻體系,能有用降低定轉子溫升,是大功率高速電機長時間穩定運轉的關鍵。

  綜上所述,高速電機在轉子強度、轉子體系動力學、電磁規劃、冷卻體系規劃與溫升核算、高速軸承以及控制器的研制等方面存在許多慣例電機所不具有的特殊關鍵問題,因而高速電機的規劃是一個集電磁場-轉子強度-轉子動力學-流體場與溫度場等多物理場屢次迭代的歸納規劃過程?,F在應用于高速范疇的電機類型主要有感應電機、永磁電機、開關磁阻電機以及電機,每種電機類型又有不同的拓撲結構。


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