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工作制对登高车用永磁同步电机的温度场影响
新闻分类:行业资讯   作者:admin    发布于:2016-11-264    文字:【】【】【



       工作制对登高车用永磁同步电机的温度场影响:  鼎湖登高车出租, 端州登高车出租, 大旺登高车出租  整个电机区域中,定子区域的温度最高,最高温度点出现在电机轴向截面的绕组上,定子机壳表面的温度是最低的,定子区域温度高于转子区域温度,主要原因有二:一是登高车用永磁同步电机负载大,电机电流大,所以电机铜耗特别大;   二是由于电机为外转子结构,定子区域被气隙隔开,气隙热阻较大,热量不能很好地散出。 不同时刻对应的永磁体和绕组最高温度分布,环境温度为20℃。 随着时间增大,永磁体最高温度变化缓慢,永磁体的最高温度较低;绕组的最高温度随时间变化比较明显。主要因为永磁体的损耗小,并且永磁体与机壳紧密接触,机壳导热性良好,永磁体的热量能够很好通过机壳散出,而绕组的热源较大,并且绕组与定子铁心之间有绝缘,绝缘导热性能差,绕组的热量不能很好的散出。电机转轴沿径向到机壳的温度变化,AB段为转轴中心到槽楔的长度,BC段为槽楔的长度,CD段为气隙的长度,DE段为永磁体及机壳的长度。由于定子绕组损耗比较大,转轴与定子铁心的径向导热性能良好,同时定子铁心外径的散热条件并不是很好,所以由转轴到槽楔的温度很高,但温差变化较小。由于空气的高热阻率,使得气隙段温差较大。永磁体到机壳温度下降较为平缓,并且由于永磁体损耗很小,机壳散热性能良好,气隙减小了定子区域热量向转子区域传递,所以永磁体到机壳温度较低。 定子铁心轴向温度变化很大,定子铁心轴向温升为43.64K,轴向温差为11.16K;而永磁体轴向温度变化较小,温升为为20.12K,轴向温差为2.75K,远低于定子铁心轴向温差。这是因为电机旋转带动空气流动,使定子铁心温度很好散出,所以定子铁心轴向温差很大;而永磁体端部空气流动较差,热量不能很好的散出,所以永磁体轴向温差较小。气隙在厚度方向上的温度变化。可以看出,气隙温度随着厚度增加而而减小,定子侧气隙温度最高,为63.09℃。转子侧气隙温度最低,为34.62℃。在气隙厚度方向上的温差达到了28.47K。由于空气的高热阻性使得电机整体的温度分布呈现出温度差异较为明显的两个区域:转子温度区域和定子温度区域。



     电机的工作制对电机的温升影响很大,对于登高车来说,电机的工作制多为S1和S3,S1为连续工作制,S3为断续周期工作制,而电机的通电持续率在S3工作制下分为25%、40%和60%,为了新型的登高车用永磁同步电机设计时材料的选取,本文量化分析了S1和S3工作制下电机的温升以及S3工作之下不同通电持续率对电机温升的影响。S1为连续工作制,可以通过稳态温度场进行求解,S3为断续工作制,采用瞬态温度场求解。给出的是不同工作制下电机各部分的温升。S1工作制下电机各部分温升要比S3工作制下高很多,S1工作制下绕组的温升是S3工作制下的2.19倍,S1工作制下永磁体的温升是S3工作制下的2.87倍,S1工作制下定子铁心的温升是S3工作制下的1.93倍。所以在机用永磁同步电机时,如果电机的工作制为S3,可以将电机的功率密度提高,选择绝缘材料以及永磁体时,可以适当降低绝缘材料等级,降低电机的成本。S3工作之下电机不同通电持续率下绕组的温度随时间变化曲线。 通电持续率对绕组的温升影响较大,25%通电持续率、40%通电持续率、60%通电持续率下绕组的稳定温升分别为20.75K、35.44K、60.85K,40%通电持续率比25%通电持续率绕组温升高39.44%,60%通电持续率比40%通电持续率绕组温升高46%。


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      短时过载对登高车用永磁同步电机的温度场影响:  由于登高车的工作环境恶劣,载荷变化大,并且有时短时过载,为了更好的指导电机设计,分析了登高车用永磁同步电机短时过载对电机温度场的影响。为了简化计算,做如下假设:(1)只考虑绕组生热率的变化,忽略电机其他部分生热率的变化。(2)认为电机绕组的铜耗瞬时增大。(3)电机绕组的生热率=原绕组生热率*过载倍数。基于以上假设,对登高车用永磁同步电机进行瞬态温度场计算,在10200s时开始给电机突加1.3倍过载,直到12240s, 突加1.3倍负载后绕组的温升变化。 在10200s时,给电机突加1.3倍负载,电机绕组温度变化率增大,绕组的温升明显增高,绕组的最高温度过载后比过载前增加18.1%,绕组温度稳定时增加8K。短时过载对登高车用永磁同步电机温度影响较大,在设计电机时不能忽略短时过载对电机温度场的影响,同时在使用登高车时尽量减少过载使用的时间。3.5本章小结本文建立了新型登高车用永磁同步电机三维全域温度模型,采用有限元法对其瞬态温度场进行计算,对计算结果进行分析得出以下结论:



     (1)当电机温升稳定后,定子绕组的温度最高,定子铁心与绕组的温度相差较小,定子区域的整体温度高于转子区域,机壳表面的温度是最低的。



     (2)定子铁心的轴向温差大于永磁体的轴向温差。气隙温度随厚度的增加而逐渐减小。由于空气的高热阻性能使得电机整体的温度分布呈现出温差较为明显的两个区域:转子温度区和定子温度区。


     (3)随着时间增大,永磁体最高温度变化缓慢,绕组的最高温度变化比较明显。主要因为永磁体的损耗小,并且永磁体与机壳紧密接触,机壳导热性良好,永磁体的热量能够很好通过机壳散出,而绕组的热源较大,并且绕组与定子铁心之间有绝缘,绝缘导热性能差,绕组的热量不能很好的散出。http://www.zhaoqingshengjiangchechuzu.com/




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点击次数:1361  更新时间:2016-11-26  【打印此页】  【关闭

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