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磁阻型无刷双馈电机的温度场分析

赵铮  
【摘要】: 随着电力电子技术的发展,交流电机调速系统被越来越多地应用到高性能要求的领域。无刷双馈电机是近年来发展起来的一种新型交流电机,由于其取消了电刷和集电环、运行可靠、调速性能好等优点,在国内外引起了广泛的关注和研究。 在无刷双馈电机的设计中,合理分配电机内温升和其他性能指标的关系,是保证电机设计可靠性和使用寿命的重要因素。在电机设计时,应该对电机内部温升情况进行初步计算,才能较好地分配和调整各部件的结构和材料,优化设计方案,避免在试制过程中由于温升控制的不合理造成研发失败和费用的提高。因此,对无刷双馈电机内部温度场的研究具有重要的意义。 本文以150kW径向叠片磁阻型无刷双馈电机为研究对象,对电机稳态运行时电磁场及温度场分布情况进行了耦合分析。根据电磁场理论,利用ANSOFT软件建立了二维电磁场计算模型,计算了电机内气隙磁密的大小及分布,计算了稳态运行时各部件损耗的大小。根据传热学理论,利用ANSYS软件建立了电机二维及三维定子温度场模型,对电机内部温度场进行了分析。讨论了不同绝缘材料、不同冷却方式等因素对电机温升的影响,得到了一些具有重要意义的结论。 由于绝缘层的导热系数较小,在很薄的绝缘层上会产生较大的温度变化,因此在精度较高的无刷双馈电机设计时不能忽略。本文在保证计算精度的前提下在计算前对定子绕组及其绝缘结构进行了等效处理和简化计算。并根据经验公式确定了电机各部件导热系数及散热系数取值方法。所有研究结论为电机的进一步研究和电机设计提供了理论指导,对工程应用有重要的意义。


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