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磁鋼的渦流損耗會提升永磁電機轉子的溫度嗎

  磁鋼的渦流損耗會提升永磁電機轉子的溫度嗎?稀土永磁同步電念頭(REPMSM)擁有體積小、分量輕、效率上等特點,評論上轉子無基波消耗,轉子溫升應當較低,但本質狀況則否則。以作者研制的一臺增安型稀土永磁同步電機為例,試驗時出現轉子溫抬高達125°C的現象。轉子溫度過高,會對釹鐵硼永磁體形成去磁的危險,影響電機正常工作。本文分析了可能形成轉子溫升過大的緣故,提出了降低溫升的對策。

  1. 轉子結構:REPMSM的定子取異步電機的定子,它的結構通常指轉子的結構。異步起動REPMSM的轉子由鼠籠條、轉軸、轉子鐵心和永磁體構成,轉子鐵心由沖片疊壓而成,并在轉子鐵心內填入釹鐵硼永磁體,同時鑄鋁形成鼠籠。

  其起動過程同異步電機,當定子電樞繞組中通人三相對稱交流電時,形成圓形轉動磁場,此時轉子靜止,轉子鼠籠切割磁力線,并感覺出交流電形成交變磁場,與定子磁場作用,轉子起始轉動。當轉子轉速靠近同步轉速時,鼠籠條中不再發生感覺電流,而是永磁體形成的恒定磁場與定子磁場同步轉動,進入正常運轉。

  2. 轉子溫升發生緣故:電機運轉時的發燒,均來自于電機的消耗。REPMSM同步運轉時,轉子消耗包含永磁體消耗融洽波消耗等。

  2.1)永磁體消耗 :釹鐵硼的電阻率是(1.44×l0ˉ)Ω·m,擁有肯定的導電性,會在交變磁場中發生渦流消耗。釹鐵硼的導熱率為7.7cal/m.h.°C,傳熱性差。釹鐵硼磁鋼簡易生銹、氧化,使熱量難以向外傳導,加重了轉子的溫升。

  2.2)諧波消耗:受齒槽效應、定子磁場等因素影響,電機氣隙中的諧波磁場很復雜。氣隙中的諧波磁場以差異的速度相關于轉子活動,在轉子鐵心和鼠籠條中感覺電流,從而發生諧波消耗,使轉子溫度抬高。

  3 降低溫升的對策:由上述分析,提出相應處理方式如下。

  3.1)永磁體分段、分層:永磁體的安放不再是整段原料,而是將一段永磁體分為多個小段或多個層,如圖2。而且對永磁體段(層)表面進行電泳處理,以減小渦流消耗,降低轉子溫升。

  3.2)增大氣隙:關于異步電機,增大氣隙會增大漏磁,使勵磁電流增大,效率降低。而關于稀土永磁同步電機,加大氣隙,則可增大高次諧波氣隙磁場磁阻融洽波漏抗,減少其磁鏈的交鏈水準,減弱諧波電流,降低定、轉子表面消耗融洽波消耗等,從而起到降低溫升的作用。

  3.3)轉子選用半閉El槽或閉口槽:如此不妨減少轉子鐵心表面消耗和齒內脈振消耗,并使有用氣隙長度減小,改良功率因數,同時降低氣隙磁導諧波的脈振幅值,減小磁導諧波形成的諧波消耗。

  3.4)選取適當的槽配合:諧波次數越低,轉子槽數越多,消耗就越大;定、轉子槽數比靠近于1時,消耗對照小,因此盡量選取近槽配合。

  3.5)定子繞組雙層短距分散繞組:雙層短距分散繞組根據需求選擇差異的跨距,不妨減少高次諧波,又使基波電動勢減少不大,從而有用改良了氣隙磁場的波形,減少諧波消耗,降低溫升。

  3.6)選用高品質釹鐵硼永磁體:在本質使用中發現,差異廠家制作的同牌號釹鐵硼永磁體功能有較大差別。釹鐵硼牌號差異,發生的渦流消耗大小差異,而且導熱率也有所差別。選擇導熱率相對較大的高功能釹鐵硼永磁原料,有利于磁鋼上熱量的傳導,從而降低轉子溫升。

  4 樣機轉子溫升的改良對策及功效:由上述分析,調換樣機所用的釹鐵硼永磁鋼牌號,由以前的40SH換為33UH,從頭進行溫升試驗,后果是定子鐵心溫度為80℃,溫升為51℃,轉子鐵心溫度為140℃,溫升為110℃。調換永磁體后轉子鐵心溫升下落了10℃,可見永磁體渦流消耗對轉子溫升影響很大。

  5 結語:本文討論了稀土永磁同步電機轉子溫升過高的緣故,并分析提出了降低轉子溫升的方式。在對原樣機調換永磁體牌號后進行試驗,表明永磁體的渦流消耗對轉子溫度影響很大。因此,若在電機制造過程中能采用永磁體分段或分層等對策,轉子溫升會有所下落。


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