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    電機轉子溫升過大的形成因素和解決之道

    作者:營銷中心來源:本站閱讀次數:1226【關閉本頁

    2018-03-24 09:44:15

          理論上轉子無基波損耗,轉子溫升應該較低,但實際情況則不然。
        以增安型稀土永磁同步電機為例,試驗時就有可能出現轉子溫升高達1 25C的現象。
      轉子溫度過高,會對釹鐵硼永磁體造成去磁的危險,影響電機正常工作。本文分析了可能導致轉子溫升過大的原因,并為大家提出降低溫升的措施。
      工欲善其事必先利其器,讓我們先來詳細了解下轉子的結構。
      轉子結構定義:REPMSM的定子取異步電機的定子,它的結構一般指轉子的結構。
      異步起動REPMSM的轉子由鼠籠條、轉軸、轉子鐵心和永磁體組成,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,如圖所示。
      ▲轉子結構圖
      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,形成圓形旋轉磁場,此時轉子靜止,轉子鼠籠切割磁力線,并感應出交流電形成交變磁場,與定子磁場作用,轉子開始轉動。
      當轉子轉速接近同步轉速時,鼠籠條中不再產生感應電流,而是永磁體形成的恒定磁場與定子磁場同步旋轉,進入正常運行。
      轉子溫升產生,電機運行時發熱,均來自于電機的損耗。
      ▲電機運行發熱
      REPMSM同步運行時,轉子損耗包括永磁體損耗和諧波損耗等,具體如下:
      永磁體損耗
      釹鐵硼的電阻率是m,具有一定的導電性,會在交變磁場中產生渦流損耗。
      釹鐵硼的導熱率為7.7cal/m.h.C,傳熱性差。釹鐵硼磁鐵容易生銹、氧化,使熱量難以向外傳導,加劇了轉子的溫升。
      諧波損耗
      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不同的速度相對于轉子運動,在轉子鐵心和鼠籠條中感應電流,從而產生諧波損耗,使轉子溫度升高。
      降低溫升的措施有哪些呢?
      由上述分析,提出相應解決方法如下
      1.永磁體分段、分層
      永磁體的放置不再是整段材料,而是將一段永磁體分為多個小段或多個層,如圖。并且對永磁體段表面進行電泳處理,以減小渦流損耗,降低轉子溫升。
      ▲永磁體分段、分層示意圖
      2.增大氣隙
      對于異步電機,增大氣隙會增大漏磁,使勵磁電流增大,效率降低。而對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和諧波漏抗,減少其磁鏈的交鏈程度,削弱諧波電流,降低定、轉子表面損耗和諧波損耗等,從而起到降低溫升的作用。
      3.轉子采用半閉El槽或閉口槽
      這樣可以減少轉子鐵心表面損耗和齒內脈振損耗,并使有效氣隙長度減小,改善功率因數,同時降低氣隙磁導諧波的脈振幅值,減小磁導諧波引起的諧波損耗。
      4.選取適當的槽配合
      諧波次數越低,轉子槽數越多,損耗就越大;定、轉子槽數比接近于1時,損耗最小,因此盡可能選取近槽配合。
      5.定子繞組雙層短距分布繞組
      雙層短距分布繞組根據需要選擇不同的跨距,可以減少高次諧波,又使基波電動勢減少不大,從而有效改善了氣隙磁場的波形,減少諧波損耗,降低溫升。
      6.選用高質量釹鐵硼永磁體
      在實際應用中發現,不同廠家生產的同牌號釹鐵硼永磁體性能有較大差異。釹鐵硼牌號不同,產生的渦流損耗大小不同,并且導熱率也有所差異。選擇導熱率相對較大的高性能釹鐵硼永磁材料,有利于磁鋼上熱量的傳導,從而降低轉子溫升。
      樣機轉子溫升的改善措施及效果
      由上述分析,更換樣機所用的釹鐵硼永磁鐵牌號,由以前的40SH換為33UH,重新進行溫升試驗,結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℃。更換永磁體后轉子鐵心溫升下降了10℃,可見永磁體渦流損耗對轉子溫升影響很大。
      
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