具有高過載能力永磁同步電機(jī)的研究.pdf

1、在某些電機(jī)應(yīng)用場合，例如航空航天、汽車動力、軍事、車床加工等領(lǐng)域，由于其在體積、質(zhì)量、環(huán)境適應(yīng)性、可靠性等方面的特殊要求，以及某些特殊的負(fù)載間歇突變工況，常規(guī)設(shè)計的電機(jī)已經(jīng)無法滿足使用需求，具有極限輸出性能的電機(jī)成為人們追求的目標(biāo)，期望電機(jī)在轉(zhuǎn)速不變的條件下具有高的轉(zhuǎn)矩過載能力。
　　本文研究的永磁同步電機(jī)的過載能力是指在恒定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩過載能力，過載倍數(shù)是最大輸出轉(zhuǎn)矩與額定輸出轉(zhuǎn)矩的比值。恒定轉(zhuǎn)速下，普通永磁同步電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩超過

2、額定轉(zhuǎn)矩時，其轉(zhuǎn)矩輸出不會隨著輸入電流呈線性增長，出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。這是由于在過載狀態(tài)下，電機(jī)出現(xiàn)定子鐵心飽和、電樞反應(yīng)過強(qiáng)、直軸去磁作用過大、電機(jī)溫升過高電機(jī)可靠性下降現(xiàn)象。在這些制約條件下，電機(jī)的輸出能力難以繼續(xù)提高。
　　本文從永磁同步電機(jī)（PMSM）的輸出功率入手，分析永磁同步電機(jī)的極限輸出功率與極限輸入電流的關(guān)系，著重解決如何提高電機(jī)的極限輸入電流，從而提高電機(jī)的過載能力。針對上述三種制約因素，進(jìn)一步分析鐵心飽和、電樞反應(yīng)和

3、電機(jī)可靠性對永磁同步電機(jī)過載能力的影響。
　　針對永磁同步電機(jī)從電機(jī)原理和結(jié)構(gòu)兩個方面入手，通過改變定子和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)參數(shù)，分析整數(shù)槽和分?jǐn)?shù)槽對電機(jī)過載能力的影響、分析極槽配合對電機(jī)過載能力的影響、分析定、轉(zhuǎn)子外徑比例對電機(jī)極限輸出轉(zhuǎn)矩的影響、分析齒槽面積比例對電機(jī)過載能力的影響、分析磁鋼尺寸和極對數(shù)對永磁電機(jī)極限輸出能力的影響。
　　接著本文分析了無槽電機(jī)（Slotless Permanent Magnet Synchrono

4、us Motor，SL-PMSM）的過載能力，并與有槽 PMSM的過載能力進(jìn)行對比。在特定定子外徑、體積下，SL-PMSM的功率密度小于有槽 PMSM。在定子外徑小于44.5mm的條件下，SL-PMSM的功率密度更高，過載能力更強(qiáng)。
　　最后根據(jù)上述分析設(shè)計一臺具有高過載能力的永磁同步電機(jī)，設(shè)計轉(zhuǎn)矩過載倍數(shù)10倍。通過合理的試驗方法，測得高過載電機(jī)的過載倍數(shù)，繪制轉(zhuǎn)矩-電流曲線，分析其線性度；利用溫度傳感器測量在高過載狀態(tài)下電機(jī)的