内容发布更新时间 : 2024/5/2 21:17:24星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

航空用高速永磁发电机的损耗分析

众所周知,电机在百姓生活领域和工业生产领域被广泛应用,是最重要的电气动力设备之一。近年来,由于电磁特性、电磁材料机械特性和电机驱动方式的发展改进,算法的更新优化以及高速轴承的研究,使得高速电机广泛应用的可能性大大提高。

高速永磁电机具有较快的动态响应、较高的功率密度,其体积小、结构简单,高速性能和容错能力强,能够适应恶劣工作环境等,在高速应用中的技术优势显著。高速永磁电机在船舶、航空航天等军事领域中的应用前景潜力巨大。

但其在超高转速状态下,电机在结构强度、温升损耗和永磁体保护等方面还存在大量的技术难题,制约着电机在相关领域的发展和应用。同时,随着高速永磁发电机技术水平的不断提高,在工业生产活动中对高速电机的需求日益增大,极大提高了高速电机发展的必要性。

本文以一台45kW,8000r/min,6极的表贴式高速永磁同步发电机为研究对象,对发电机的各种损耗进行了分析。首先,分析了永磁同步发电机的定子铜耗、铁耗和机械损耗。

其次,用公式法计算出发电机的绕组铜耗,通过Ansoft Maxwell对发电机建模,利用有限元分析法对发电机的铁心损耗、永磁体涡流损耗进行仿真计算,并分析了不同转速下铁心损耗和永磁体涡流损耗的变化规律,分析转子永磁体涡流损耗的产生原因和槽口尺寸对永磁体涡流损耗的影响,同时通过分析永磁体上电密分布情况以及对永磁体和护套上的涡流损耗的计算证明了永磁体护套可以有效地保护永磁体并减小发电机的涡流损耗。对于风摩耗的研究,建立发电机的三维模型并通过Gambit剖分软件对其进行细致剖分,通过Fluent有限元法和解析法

对发电机的风摩耗进行计算,并且分析了发电机两个端腔内的空气、转子转速、转子表面粗糙程度、转子风刺等方面对发电机风摩耗的影响。

最后,将两种方法计算出的数据进行对比,证明了本文拟用方法的合理性。