【摘 要】
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低速大转矩永磁同步电动机（Low-speed High-torque Permanent Magnet Synchronous Motor,LHPMSM）可省去减速机,直接驱动机械负载,提高系统的运行效率和可靠性。然而,LHPMSM的转子直接与大型机械负载相连,易造成轴瓦磨损并导致转子偏心故障,从而带来电机的损耗、温升、振动、噪声增加等一系列问题。为了研究转子静态偏心对LHPMSM损耗与发热的影响
【基金项目】
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重庆赛力盟电机有限责任公司与云南锡业机械制造有限责任公司签订的MQY2740球磨机用高压电机改造项目；
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低速大转矩永磁同步电动机（Low-speed High-torque Permanent Magnet Synchronous Motor,LHPMSM）可省去减速机,直接驱动机械负载,提高系统的运行效率和可靠性。然而,LHPMSM的转子直接与大型机械负载相连,易造成轴瓦磨损并导致转子偏心故障,从而带来电机的损耗、温升、振动、噪声增加等一系列问题。为了研究转子静态偏心对LHPMSM损耗与发热的影响,本文以一台400k W、20r/min的内置切向式LHPMSM作为研究对象,采用有限元法对其电磁场和温度场开展研究。首先,分析并建立了LHPMSM的2D非线性时变电磁场模型以及定子绕组铜耗、定转子铁耗、转子涡流损耗的计算模型,其中详细分析了转子涡流损耗;第二,分析并建立了LHPMSM的3D各向异性温度场模型,分析并合理确定了等效导热系数和表面散热系数的计算公式;第三,通过有限元分析与计算,研究了转子静态偏心对LHPMSM气隙磁场、电磁性能、损耗大小、温升分布的影响,并对自然冷却和强迫风冷情况下的温升进行了对比分析;最后,为了进一步降低样机的损耗与发热,对其进行了结构改进,并进行了有限元分析验证。结果表明,随着偏心率的增加,反电动势以及定子铁耗变化不大,但气隙磁密谐波畸变率、电枢电流、电磁转矩、齿槽转矩、定子铜耗、转子损耗以及电机发热明显增加,转子偏心反向侧定子绕组附近的局部温升变大;采用强迫风冷代替自然冷却后,可有效降低最高温度并使温升分布更加均匀;通过对定子绕组线规和槽型尺寸、隔磁铝块尺寸进行改进,可有效降低样机的损耗和发热。本文的研究结果对LHPMSM的优化设计具有参考价值。
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