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高压永磁自起动同步电动机实心转子三维温度场的计算与分析

作　者: 陈婷婷
导　师: 李伟力
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 电机与电器
关键词: 高压永磁自起动同步电动机实心转子三维温度场隔热层
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

高压永磁电机较异步电机具有一定的优越性，如效率高、功率因数大、运行电流低、电缆用量少、电缆损耗低、可靠性高及节电效果显著等优点，对倡导国家“节能环保”政策和国民经济的可持续发展具有重大的战略意义。然而高压永磁电机工作时，定转子之间热交换问题复杂，转子散热能力差，会引起电机转子热量过高及永磁材料热退磁现象，尤其是实心结构转子损耗较大，更会造成内置永磁材料的失磁，影响电机的工作性能、运行效率及使用寿命，所以对高压永磁电机转子温度场的计算十分重要。本文主要针对实心转子三维温度场难以准确计算及如何降低实心转子永磁体温升问题进行了研究。首先以一台315kW、6kV永磁自起动同步电动机为例，建立永磁同步电动机二维瞬态电磁场模型，通过合理假设，利用有限元法对永磁电机实心转子涡流损耗进行求解，给出了气隙磁密基波及各次谐波分布情况，之后研究了气隙长度变化对电机电磁性能的影响，为永磁电机温度场的计算提供了理论依据。其次，针对实心结构转子损耗大，热量高，嵌入在实心转子铁心内部的永磁体长期工作在高温环境易引起失磁现象的问题，对电机结构稍作改进，探索了降低高压永磁自起动同步电动机实心转子永磁体温升的方法，分析了在永磁体四周边界面加入绝缘材料对其温度的影响，同时也给出了几种方案下电机起动笼条和两个端面温度的对比情况，为降低永磁体温升提供了解决途径。最后，在前一章研究基础上，选择其中一种优化方案作进一步分析，考虑了隔热层的材料对电机永磁体隔热效果的差异，着重研究隔热层电介质与永磁体温升的关系，同时探讨了气、固电介质对电机实心转子温度场影响，得出的一些有益结论，为永磁自起动同步电动机的优化设计提供了参考。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 课题研究目的和意义  10-11
  1.2 实心转子永磁电机现状分析  11-16
    1.2.1 永磁材料发展动态  11-13
    1.2.2 转子与永磁体涡流损耗研究现状  13-15
    1.2.3 电机温度场研究现状  15-16
  1.3 论文主要研究内容  16-17
第2章高压永磁自起动同步电动机实心转子损耗的计算  17-27
  2.1 电机的结构特性  17-18
  2.2 电机瞬态电磁场计算  18-21
  2.3 瞬态电磁场结果分析  21-25
    2.3.1 转子涡流损耗数值分析  21-23
    2.3.2 气隙长度与电磁性能关系  23-25
  2.4 本章小结  25-27
第3章高压永磁自起动同步电动机永磁体隔热分析  27-38
  3.1 隔热层对永磁体的隔热分析方案  27-28
  3.2 隔热层对气隙磁密的影响  28-29
  3.3 温度场中数学描述及对流放热系数确定  29-31
  3.4 不同隔热层结构电机温度对比研究  31-35
    3.4.1 永磁体温度对比  31-33
    3.4.2 起动笼条温度情况  33-34
    3.4.3 实心转子端面温升分布  34-35
  3.5 温度场中永磁体计算值与实测值对比  35-37
  3.6 本章小结  37-38
第4章隔热层电介质与转子温度场相关性分析  38-44
  4.1 电介质介绍  38-39
  4.2 气、固电介质的转子温度研究  39-43
    4.2.1 永磁体温升分析  39-41
    4.2.2 转子端面的温度对比  41-42
    4.2.3 转子各部件具体温度  42-43
  4.3 本章小结  43-44
结论  44-45
参考文献  45-49
攻读学位期间发表的学术论文  49-50
致谢  50

高压永磁自起动同步电动机实心转子三维温度场的计算与分析

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