350kw永磁推进电机设计及其温升计算

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1、沈阳工业大学硕士学位论文350kW永磁推进电机设计及其温升计算DesignandTemperatureRiseCalculationof350kWPermanentMagnetPropulsionMotor宋家斌电气工程学院作者：单位：指导教师：夏加宽教授单位：沈阳工业大学协助指导教师：单位：单位：论文答辩日期：2015年3月2日学位授予单位：沈阳工业大学摘要舰船推进系统作为舰船动力的核心，是舰船生命力的保障。近些年来随着稀土永磁材料的更新换代以及永磁电机设计技术的提高，永磁同步电动机的发展日新月异。永磁

2、同步电动机具有结构简单、运行可靠、体积小、功率密度高、噪声低等一系列特点，由其为核心的舰船永磁电机电力推进系统正在逐步取代传统的直流电动机电力推进系统以及机械推进系统。因此，对永磁推进电机的研究已成为国内外舰船电力推进系统的研究重点。而电机的温升影响到电机的性能、运行可靠性和使用寿命，温升的准确计算与分析对于永磁推进电机来说具有十分重要的意义。本文即是对应用于舰船电力推进系统的350kW永磁推进电机展开研究。首先，根据所提出的永磁推进电机性能技术指标进行电机设计，确定电机的电磁负荷、各部分主要尺寸等，采用

3、有限元法对所设计样机进行电磁场数值计算，得到样机的电磁参数包括磁密分布、空载反电势、气隙磁密等，验证所设计的350kW永磁推进电机的电磁设计方案的合理性。其次，对样机运行时所产生的各种损耗进行研究。采用有限元法重点计算了样机定子铁心损耗、转子铁心损耗以及永磁体涡流损耗。研究了这三种损耗在空载、额定负载以及额定负载标准正弦电流加入谐波电流供电时的损耗变化规律，并进行归纳总结。此外，还对定子铁心不同位置所受磁化方式进行分析，给出了绕组铜耗和机械损耗的计算方法。最后，建立样机三维模型，研究稳态温度场的基本理论，

4、并对样机计算模型做出部分等效处理，计算样机各部分生热率、导热系数以及水冷系统的水道散热系数。采用有限元方法计算样机的稳态温度场，得到样机的温度分布，找到温度最高点，并且计算在不同的冷却水流速下，样机各部分的平均温升。本文对于同类型的350kW永磁推进电机的设计和优化具有一定的参考价值。关键词：永磁推进电机，电磁设计，损耗计算，有限元，温升IAbstractAsthecoreofthewarshippower,warshippropulsionsystemistheguaranteeofthewarship

5、life.Inrecentyears,alongwiththerareearthpermanentmagneticmaterialrenewal,therapidlydevelopmentofpermanentmagnetsynchronousmotorhaschanged.Permanentmagnetsynchronousmotorhastheadvantagesofsimplestructure,reliableoperation,smallvolume,highpowerdensity,lowno

6、iseandaseriesoffeatures.ThewarshipelectricpropulsionsystemwiththepermanentmagnetpropulsionmotorasthecorecomponetaregraduallyreplacingthetraditionalDCelectricpropulsionsystemandmechancialpropulsionsystem.Therefore,theresearchonpermanentmagnetpropulsionmoto

7、rhasbecometheresearchfocusofdomesticandforeignshipelectricpropulsionsystem.Thetemperatureriseofthemotoraffectsthemotorperformance,reliabilityandservicelife,soaccuratecalculationandanalysisoftemperatureriseisveryimportantforthepermanentmagnetpropulsionmoto

8、r.Thisdissertationisacorrespondingsystemfor350kWpermanentmagnetpropulsionmotorlaunchestheresearchshipelectricpropulsion.Firstly,basedontheproposedpermanentmagnetpropulsiontechnologyindexofmotorperformanceofmotordesi