充磁导致的超高速永磁同步电机不平衡磁拉力

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1、2013年6月第39卷第6期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsJune2013V01．39No．6充磁导致的超高速永磁同步电机不平衡磁拉力李艳明郭宏谢清明钱浩(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191)摘要：转子永磁体充磁角度偏差导致的不平衡磁拉力对微型燃气轮机发电系统用超高速永磁同步电机的安全稳定运行有很大的影响．采用有限元数值分析方法，分别在不考虑转子偏心和考虑转子偏心的情况下，对由充磁角度偏差导致的超高速永磁同步电机不平衡磁拉力进行了计算和分析；将不平衡磁拉力的

2、计算结果作为载荷，获得了超高速永磁同步电机空气轴承-转子系统的固有频率及振动特性．研究结果表明：转子系统在740Hz附近发生共振，共振幅值随着转子磁芯充磁偏差角度的增大而增大；要保证转子系统安全可靠的工作，需要将磁芯的充磁角度偏差限制在5。以内．关键词：微型燃气轮机发电系统；超高速永磁同步电机；不平衡磁拉力；充磁角度偏差；箔片空气轴承中图分类号：TM85文献标识码：A文章编号：1001—5965(2013)06-0771-05Unbalancedmagneticpullduetothemagnetizinginsuperhighspeedpermanentmagnetsynch

3、ronousmachineLiYanmingGuoHongXieQingmingQianHao(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Theunbalancedmagneticpull(UMP)duetothemagnetizingangledeviationhasagreatim—pactonthesafetyandstabilityofthesuperhighspe

4、edpermanentmagnetsynchronousmachine(PMSM)usedinthemicroturbinegenerationsystem．Utilizingthenumericalfiniteelementmethod(FEM)，theUMPduetothemagnetizingangledeviationwithandwithouttherotoreccentricitywasanalyzedrespectively．Usingthecalculationresultsasloads，thenaturalfrequenciesandthevibration

5、characteristicsoftherotorsupportedbyfoilairbearingwereobtained．Theresultsshowthattheresonancefrequencyisnear740Hz，andthereso-nanceamplitudeincreaseswiththeincreaseofthemagnetizingangledeviation．Toensurethesafetyandrelia—bilityoftherotorsystem，themagnetizingangledeviationofthepermanentmagnets

6、houldbelimitedtolessthan5degrees．Keywords：microturbinegenerationsystem；superhighspeedpermanentmagnetsynchronousmachine；unbalancemagneticpull；magnetizingangledeviation；foilbearings微型燃气轮机发电系统用超高速永磁同步电机的转速高达100000r／min，转子结构设计和动力学分析成为电机设计的关键环节和技术难点⋯．不平衡磁拉力直接影响超高速永磁同步电机转子的临界转速和动态响应，导致转子产生振动和噪声，严重

7、情况下会造成转子扫膛而损毁电机．因此，不平衡磁拉力的研究对超高速永磁同步电机转子的优化设计以及微型燃气轮机发电系统的安全运行均具有非常重要的意义．产生不平衡磁拉力的原因较多，主要是电机收稿日期：2012-06．21：网络出版时间：2013-01—1415：51网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20130114．1551．003．html基金项目：2008年度国家重大产业技术开发专项资助项目(发改办高技[2009]606号)作者简介：李艳明(1