高速永磁同步电机损耗及热特性的研究

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1、硕士学位论文高速永磁同步电机损耗及热特性的研究LOSSRESEARCHANDTHERMALANALYSISOFHIGHSPEEDPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMOTOR孙芝茵哈尔滨工业大学2011年6月国内图书分类号：TM351学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文高速永磁同步电机损耗及热特性的研究硕士研究生：孙芝茵导师：李立毅教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2011年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM351U.D.C:621.3Dissertationfo

2、rtheMasterDegreeinEngineeringLOSSRESEARCHANDTHERMALANALYSISOFHIGHSPEEDPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMOTORCandidate：SunZhiyinSupervisor：Prof.LiLiyiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2011Deg

3、ree-Conferring-HarbinInstituteofTechnologyInstitution：哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要高速电机的转速和频率都远高于普通电机，其损耗与温升特点与普通电机有很大的不同。准确地计算高速电机损耗分布和温度变化，不但是保证电机高可靠性的前提，同时也是开发具有极限性能的电机的保证。本文对高速永磁同步电机的损耗及热特性进行研究，目的是更准确的计算高速电机的损耗与温升，并从电机热特性角度探讨高速电机的优化设计方法。首先，基于高速永磁同步电机电磁场的计算，分析其电磁损耗并及其变化规律。主要进行了考虑PWM谐波的铜耗分析和基于分离铁耗模型的铁耗分析，并研

4、究了高速电机不同槽结构对其损耗特性的影响。其次，根据流体力学和传热学原理，开展了高速电机温度场计算方法的研究。基于对高速电机气隙内空气的流场计算，分析了高速电机的风磨损耗。根据对流传热理论，采用相似准则，求取了电机对流换热面的系数。建立了高速电机流场温度场顺序耦合模型，得到了高速电机的动态温度分布。同时，为实时考虑气隙内空气流动状态和温度变化对散热系数的影响，建立了高速电机流场和温度场的直接耦合模型，其中独具特色的考虑了定子内圆齿槽口对气隙散热系数的影响。比较分析了高速电机流场与温度场的顺序耦合模型和直接耦合模型的计算结果，并展开高速电机温升实验，证明了论文中计算温度场方法的准确性。最后，

5、采用所建立的高速电机流体温度场耦合模型，分析了高速电机中对流换热对温升的影响规律，包括气隙齿槽的存在对气隙散热系数的影响和电机风冷时通风速度对电机外壳散热系数的影响。分析了不同槽结构对电机温升特性的影响，并研究了对应有槽结构和无槽结构时，高速电机电负荷与磁负荷的配比与损耗及温升之间的规律，探讨了以平衡温度分布、降低温升高点为目标的高速电机优化设计方法。关键词：高速电机；损耗；温度场；流场；热特性-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThecharacteristicsofthepowerlossandthermalpropertyofthehighspeedmotordiff

6、ergreatlyfromcommonmotor,becausethespeedofrotorandthefrequencyoftheelectromagneticfieldinthehighspeedmotorarewellabovetheaveragevaluesinthecommonmotor.Inordertoensurethereliabilityandoptimizethedesignofmotor,thedistributionsoflossandthechangeintemperatureshouldbecalculatedaccurately.Thisdissertati

7、onresearchesonthecharacteristicsofthelossandthermalpropertyofhighspeedpermanentmagnetsynchronousmotor.Themotivationistoimprovethecalculationprecisionoflossandtemperatureriseandexploretheoptimaldesignmethodfromthe