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《沈阳工业大学》 2011年
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高速永磁电机转子损耗及通风散热研究

邢军强  
【摘要】:高速永磁电机具有体积小、功率密度大和效率高等优点,目前已成为国际电工领域的研究热点之一。高速永磁电机的旋转速度每分钟高达数万转甚至数十万转,转子的空气摩擦损耗及高频涡流损耗要比普通电机大得多。同时由于高速永磁电机体积小散热困难,受电枢反应去磁和转子过热影响,容易产生不可逆失磁。因此,高速永磁电机转子抗去磁研究、转子损耗的准确计算和通风散热设计是高速永磁电机设计的关键技术。 本文研究内容是国家自然科学基金重点资助项目“微型燃气轮机—高速发电机分布式发电与能量转换系统研究”(编号50437010)的部分研究内容,重点针对高速永磁电机的防失磁技术、高速转子的空气摩擦损耗、涡流损耗计算以及电机的冷却方法进行了深入的理论分析与实验研究。主要包括以下内容: (1)基于磁场、应力场和温度场分析,研究了可能导致永磁体失磁的电枢反应去磁和高温失磁的可能性,提出了从永磁体及其护套的材料和结构选用、气隙与定子铁心结构以及通风散热方式等方面,如何减小永磁转子损耗和提高散热能力的防止永磁转子失磁的设计方法。 (2)建立不同定子结构的高速永磁电机有限元模型,分析定子槽数对电机性能及转子涡流损耗的影响。基于流体场和实验相结合方法,对6槽无内风道和24槽有内风道两台高速永磁电机的温升进行了对比分析与实验,研究轴向通风结构与参数对高速电机温升的影响。 (3)研究电机转速、气隙长度、定转子表面粗糙度和轴向风速等对于转子表面空气摩擦损耗的影响,基于流体场分析建立转子空气摩擦损耗的计算模型;通过对高速电机磁场分析建立了转子涡流损耗与转速的关系式,利用实验损耗分离方法验证了转子表面空气摩擦损耗和转子涡流损耗的计算模型。 (4)基于流固耦合分析,建立高速永磁电机通风散热的空冷和油冷温升计算模型,计算永磁电机温升。通过对24槽空冷和12槽油冷高速永磁电机的温升测量与计算结果的对比,验证温升计算方法的有效性。 (5)利用高速电机转子的高速旋转特性,研究一种在高速电机转子上直接设置轴流风扇的新结构,通过内风道设计,建立一种高速永磁电机的自扇冷通风系统,简化高速电机的通风散热结构。
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM351

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【引证文献】
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1 沈建新;李鹏;郝鹤;杨光;;高速永磁无刷电机电磁损耗的研究概况(英文)[J];中国电机工程学报;2013年03期
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1 孔晓光;高速永磁电机定子损耗和温升研究[D];沈阳工业大学;2011年
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【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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【共引文献】
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3 高俊;安忠良;孙晓明;;直驱式永磁风力发电机转子结构优化[A];第十一届全国永磁电机学术交流会论文集[C];2011年
4 陈中科;陈丽香;唐任远;;永磁无刷直流电动机的噪声振动分析[A];第十一届全国永磁电机学术交流会论文集[C];2011年
5 徐福增;沈启平;韩雪岩;唐任远;;电动汽车用永磁同步电机铁耗分析[A];第十一届全国永磁电机学术交流会论文集[C];2011年
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7 王大朋;王凤翔;;基于小波能量分布向量的高速电机磁轴承监控系统研究[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
8 覃新川;文宏刚;陆凌啸;;电机散热计算方法探讨[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
9 罗应立;张健;卢伟甫;付媛;;永磁电动机动态特性及抗退磁能力有限元分析与实验研究[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
10 栾卫涛;李永安;;空气-空气能量回收装置阻力性能的数值模拟研究[A];2011年全国冷冻冷藏行业与山东制冷空调行业年会暨绿色低碳新技术研讨会论文集[C];2011年
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10 胡军强;气动—柴油混合动力发动机工作过程研究[D];浙江大学;2009年
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1 张志华;弧形直线电机伸缩门及其控制研究[D];河南理工大学;2010年
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3 罗富强;扁管管壳式换热器数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 刘广山;流量周期性变化流场数值分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
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8 杨青松;中小型LNG船C型独立液货舱支座设计研究[D];大连理工大学;2010年
9 王宗鹏;基于有限体积法的液滴撞击固体平壁数值模拟[D];大连理工大学;2010年
10 刘显龙;水下拖曳体外形设计及其水动力学性能分析[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 徐建中;分布式供电和冷热电联产的前景[J];节能与环保;2002年03期
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4 温嘉斌,孟大伟,周美兰,鲁长滨;大型水轮发电机通风发热场模型研究及通风结构优化计算[J];电工技术学报;2000年06期
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中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 孔晓光;高速永磁电机定子损耗和温升研究[D];沈阳工业大学;2011年
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1 杨鹤;100kW 永磁风力发电机设计及永磁体涡流损耗计算分析[D];沈阳工业大学;2011年
2 庄艳;永磁伺服电动机电磁场与温度场耦合计算及冷却系统设计[D];沈阳工业大学;2011年
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10 杨菲;永磁电机温升计算及冷却系统设计[D];沈阳工业大学;2007年
【二级引证文献】
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1 沈建新;李鹏;郝鹤;杨光;;高速永磁无刷电机电磁损耗的研究概况(英文)[J];中国电机工程学报;2013年03期
【二级参考文献】
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1 于慎波;永磁同步电动机振动与噪声特性研究[D];沈阳工业大学;2006年
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2 记者 齐作权 通讯员 申军平;国内永磁电机工程技术研究室落户永济[N];山西日报;2006年
3 申军平;永济电机将出口大型永磁电机[N];中国冶金报;2008年
4 高勇;北京将重点发展集成电路和高档永磁电机[N];中国有色金属报;2004年
5 本报记者 袁天志;贵州林泉“牵手”大庆华谊[N];贵州日报;2008年
6 申军平;永济电机厂加快永磁电机研发[N];中国冶金报;2006年
7 记者 王志田;高效钕铁永磁电机通过验收[N];中国石油报;2006年
8 冯飞;广西将开发大功率永磁电机[N];中国经济时报;2007年
9 记者 王敏 邵启明;南钢高压大功率永磁电机节能新技术通过鉴定[N];中国冶金报;2008年
10 申军平;首台赴韩永磁风力发电机完成总装[N];中国工业报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 邢军强;高速永磁电机转子损耗及通风散热研究[D];沈阳工业大学;2011年
2 孔晓光;高速永磁电机定子损耗和温升研究[D];沈阳工业大学;2011年
3 张冉;表面式永磁电机电磁激振力波及其抑制措施研究[D];山东大学;2011年
4 陈进华;异向旋转双转子永磁电机研究[D];沈阳工业大学;2012年
5 刘哲民;横向磁通永磁同步电机研究[D];沈阳工业大学;2006年
6 廖启新;无轴承薄片电机基础研究[D];南京航空航天大学;2009年
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8 黎海文;微型无轴承永磁同步电机的原理与实验研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
9 王天煜;高速永磁电机转子综合设计方法及动力学特性的研究[D];沈阳工业大学;2010年
10 涂小涛;直驱式电动汽车用新型横向磁通永磁电机控制应用研究[D];华中科技大学;2012年
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1 丁强;交替极无轴承永磁电机控制系统研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 王兴佳;高速永磁无刷直流电动机设计与分析[D];沈阳工业大学;2011年
3 毛征财;新型横向磁通永磁电机研究[D];北京邮电大学;2010年
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5 周晓燕;永磁电机二维电磁场软件平台[D];沈阳工业大学;2003年
6 姚凯;薄片式无轴承永磁电机的研究[D];南京航空航天大学;2005年
7 张军;横向磁通永磁电机涡流场及温度场计算分析[D];沈阳工业大学;2011年
8 李炳楠;横向磁通永磁同步电动机设计与研究[D];沈阳工业大学;2009年
9 任娜;横向磁通永磁同步电动机的三维磁场计算与结构性能分析[D];天津大学;2004年
10 王静泉;厨房食物垃圾处理器的研制[D];吉林农业大学;2005年
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