起重用开关磁阻电机损耗与温升研究

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起重电机广泛的应用在建筑工程、冶金等行业,为国家建设作出了巨大的贡献,而开关磁阻电机因为结构简单、成本低等优点,很适合作为起重用的电机,但也由于开关磁阻电机特殊的结构,使得电机的磁密波形呈现出非正弦的波形,并且在局部区域会产生磁通过饱和的现象,而且受电机控制系统的影响,不同转速不同负载下磁场的变化也不尽相同,而磁场变化的复杂性使得电机损耗的计算也更加的复杂,电机的损耗又会产生热量使电机内部温度升高,进而影响电机的使用寿命,因此研究开关磁阻电机的磁场、损耗与温升对电机的设计与优化具有很大的价值。本文以一台5.5k W的开关磁阻电机为研究对象,基于电磁场理论,建立了二维瞬态电磁场计算模型,并通过搭建的开关磁阻电机实验平台,对比了计算电流与实验电流,以验证二维有限元计算方法的正确性和二维有限元模型的准确性,并以突出在起重领域的性能为目的,建立了相同功率、相同铁心长度的感应电机与开关磁阻电机的二维有限元模型,并将开关磁阻电机与感应电机的堵转转矩等性能进行了比较,在开关磁阻电机样机的有限元模型计算中,以双闭环驱动电路为电机控制系统,通过对电机定子的计算与分析,得到了电机在额定工况下的定子铁心各个部位的磁密波形,并对磁密的变化规律加以分析研究,计算了电机在额定工况下电机的定转子铁心损耗以及绕组铜耗,并建立电机的三维有限元热分析模型,将二维场中计算的空载与额定负载工况下的损耗,作为热源耦合到三维场的热分析模块中,并计算了电机在额定转速下风冷时的对流换热系数,计算与设置导热系数等参数,得到了电机在额定负载工况下电机温度场的分布情况,分析了电机在不同部位的温升情况,最后通过搭建的温升实验平台,测得电机空载运行时温升的变化数据,并与计算出的结果进行了对比。
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