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船用高功率密度永磁发电机电磁损耗研究
| 论文题名： | 船用高功率密度永磁发电机电磁损耗研究 |
| 关键词： | 永磁电机;电磁损耗;有限元法;转子结构;船用电机 |
| 摘要： | 随着造船工业以及海洋工程的发展,船舶电力系统的规模和容量的不断升级,作为船舶的电力源泉,船用发电机的单机容量越来越大。永磁电机具有体积小、功率密度高、效率高等优点,作为船用发电机具有其独有的优势。特别是国家提倡推广节能高效电机的应用,永磁电机有着广阔的发展和应用前景。 船用发电机的工作环境恶劣,特别是对于功率密度较高的永磁电机,在提高功率密度的同时也造成单位体积的电磁损耗大,体积小则造成散热的困难,在船舶湿热的环境中,过高的温升可能会造成永磁体的不可逆热退磁。因此,准确地计算电机的电磁损耗,通过对电机结构的优化设计,降低电机的电磁损耗,从而减小电机内部的热源,可以从根本上解决永磁电机温升过高的问题,保证电机的可靠运行,同时也实现了电机的节能高效。 本文以船用高功率密度永磁发电机的电磁损耗为研究对象,主要进行了以下研究工作。 首先,归纳总结了目前国内外学者对永磁电机转子涡流损耗和定子铁心损耗的计算方法,并基于有限元法,建立了所研究样机的电磁场数值计算模型。 其次,由于永磁同步电机转子涡流损耗主要是由谐波磁场造成的,包括绕组电流的时间谐波以及气隙磁导不均匀造成的空间谐波。定子开槽是造成气隙磁导变化的重要原因,本文研究了定子槽参数的变化对永磁电机电磁损耗的影响,包括槽型、槽开口大小、槽口高度和磁性槽楔磁导率,分析了这些参数变化时对谐波磁场以及各部分电磁损耗大小的影响。 然后,研究了不同的转子结构对电机电机电磁场以及电磁损耗的影响,包括不同的磁路结构、永磁体放置方式、以及护套材料和厚度。通过对比分析,研究各种类型转子结构的电磁场分布特点以及电磁损耗的大小。 最后,对样机进行试验,针对目前在实验中各部分电磁损耗难以直接测量的难题,介绍了一种间接测量的方法,将各部分电磁损耗从总损耗中分离出来。并将实验结果与计算结果进行对比,验证本文所采用计算模型的准确性。 |
| 作者： | 李海奇 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 刘长红 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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