高速電機設(shè)計及損耗分析.pdf

1、高速電機具有轉(zhuǎn)速高、電機尺寸小、功率密度大和效率高等優(yōu)點，正成為電機領(lǐng)域的研究熱點之一。高速電機的主要特點有兩個：一是轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，需要對轉(zhuǎn)子、尤其是高速永磁電機的永磁體轉(zhuǎn)子進行保護；二是定子繞組電流和鐵心中磁通的高頻率，因此會產(chǎn)生很大的定子鐵耗，需要采取措施來盡量減小高速電機定子鐵耗。對于高速永磁電機，還存在轉(zhuǎn)子渦流損耗造成轉(zhuǎn)子永磁體退磁的現(xiàn)象。因此決定了高速電機具有不同于普通電機的特有技術(shù)特點和沒計方法，本文主要對高速電機的設(shè)計和

2、高速電機的轉(zhuǎn)子渦流損耗進行了詳細地分析。
　　 本文在總結(jié)了異步電機、開關(guān)磁阻電機和永磁電機三種高速電機設(shè)計特點的基礎(chǔ)上，通過VB編制了三種高速電機的軟件設(shè)計平臺，生成三種電機電磁場分析的APDL語言，并調(diào)用ANSYS軟件進行電磁場分析。然后，利用開發(fā)的軟件平臺設(shè)計了一臺10kW/50,000r/min的飛輪儲能用表面式高速永磁電機，并通過在轉(zhuǎn)子永磁體外施加過盈配合的非導(dǎo)磁金屬保護套來保護永磁體轉(zhuǎn)子，確保電機的高速運行，將電機的

3、仿真和實驗數(shù)據(jù)進行了對比分析，發(fā)現(xiàn)電機能夠很好地滿足設(shè)計要求。
　　 最后，考慮高頻磁場的集膚效應(yīng)，利用ANSOFT有限元軟件對轉(zhuǎn)子渦流損耗進行了分析，提出在永磁體外增加一薄層非導(dǎo)磁金屬屏蔽環(huán)來減小轉(zhuǎn)子總渦流損耗的方案，分析總結(jié)出磁屏蔽環(huán)的最佳放置位置，并研究給出了磁屏蔽環(huán)在不同位置，轉(zhuǎn)子總渦流損耗隨磁屏蔽環(huán)的厚度和電導(dǎo)率的變化趨勢。結(jié)果表明，選取較小的槽開口、較大氣隙長度可以有效地減小轉(zhuǎn)子渦流損耗；在轉(zhuǎn)子永磁體和永磁體護套之間