變頻控制下永磁同步電機溫度場研究

呂陽

摘 要 依據(jù)現(xiàn)時期變頻控制狀態(tài)下的永磁同步電機具體使用，可以發(fā)現(xiàn)，其在運行中存在諧波分量大和發(fā)熱量大的一些問題，再加之其散熱結(jié)構(gòu)相對較復(fù)雜，如此會不同程度的對永磁同步式電機其運行性能與運行壽命產(chǎn)生影響。所以需應(yīng)用科學(xué)并且合理的方法對其功能進行優(yōu)化和改進，重視其溫度提升問題的解決，并在此情況下對期溫度場具體分布進行充分的了解和掌握。為此本文重點以變頻控制情況下永磁同步的電機溫度場實施深入研究，望可以為永磁同步電機的正常有序運行工作奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 變頻控制 永磁同步電機 溫度場 分析

永磁同步電機具備結(jié)構(gòu)簡單、效率高、可靠性強等特點優(yōu)勢，所以永磁同步電機被廣泛的應(yīng)用在交能、能源及化工等行業(yè)生產(chǎn)中。在變頻供電的情況下，永磁同步電機磁場當(dāng)中其諧波的含量較大，所以會出現(xiàn)大量渦流損耗與諧波鐵耗的現(xiàn)象，如此便會在電機運行過程中溫度不斷升高。如果電機內(nèi)的溫度得不到有效的控制，會使永磁材料形成消磁的情況，然永磁體其電磁性能也會對電機效率和使用壽命，及運行安全性產(chǎn)生影響，所以充分分析和了解永磁驅(qū)動電機其內(nèi)溫度便顯得非常重要。

一、變頻控制背景下永磁同步電機的溫度場模型明確與邊界條件

（一）數(shù)學(xué)模型的明確

（二）假設(shè)內(nèi)容

為了使分析和求解的過程變得更加簡單，需恰當(dāng)?shù)淖龀黾僭O(shè)，由此保證永磁同步電動機溫度場的分析過程可以達到理想的成效。假設(shè)內(nèi)容主要包含：1.電機內(nèi)流體處在穩(wěn)定流動狀態(tài)下；2.應(yīng)用平直式處理方式來對端處位置股線進行處理；3.保證定子槽浸漬性能，同時使鐵心和槽絕緣能夠密切的連在一起；4.槽內(nèi)各構(gòu)件絕緣效果和主絕緣水平一致，通過流體學(xué)理論來對電機流場實施研究；5.因為流體流速與聲速相比會較小，所以可把流體當(dāng)作不可壓縮流體來實施處理及分析。

（三）通風(fēng)結(jié)構(gòu)

因為永磁電機當(dāng)中流體其流動過程較繁瑣，所以必須設(shè)置通風(fēng)冷卻裝置，由此保證電機在運行中所形成的熱能能夠及時排出。永磁電機所用的是全封閉式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在此當(dāng)中，電機轉(zhuǎn)子和軸承間的輪轂輻條構(gòu)件在運行時會產(chǎn)生風(fēng)量，這樣可以保證電機內(nèi)的空氣能夠正常流通。

二、變頻控制背景下永磁同步電機計算結(jié)果

（一）物理模型計算

為了求得電機溫度場和流體場相應(yīng)數(shù)值，由此對電機內(nèi)溫升情況進行充分的了解，需先建立物理模型。通過計算機系統(tǒng)中的三維空間模擬技術(shù)本身所特有的功效，來獲得永磁同步電機內(nèi)重要構(gòu)件溫升數(shù)值，由此得到各部件溫升期間詳圖。通過永磁同步電機物理模型與網(wǎng)絡(luò)模擬分析，能夠獲得電機內(nèi)發(fā)熱突出的轉(zhuǎn)子部分及確定溫升快的主要位置是轉(zhuǎn)子部分。

（二）機殼溫度不斷提升的原因

利用對變頻控制情況下的電機機殼其濕升規(guī)律進行分析，能夠確定電機機殼形成溫升的真正原因。主要體現(xiàn)在以下幾方面，即：1.溫升過快主要發(fā)生位置是在電機接線盒和吊裝處，主要因為電機接線盒對空氣正常流動產(chǎn)生了阻礙，同時還降低構(gòu)件周邊氣體冷卻功能；2.因為機殼和電機定子鐵心間存在著較密切的關(guān)聯(lián)性，造成機殼導(dǎo)熱性增大，致使機殼中的軸向溫度持續(xù)上升。

（三）電機定子位置溫度增高的原因

接線盒的使用對空氣正常流通形成阻礙，致使接線盒周圍空氣的冷卻性能有所降低。而且在此情況下，因為電機定子和機殼間的密切聯(lián)系，所以需對電機定子處溫升情況實施有效的研究。在模型基礎(chǔ)上，構(gòu)建電機定子溫升分布圖，這樣能夠有效獲得溫升結(jié)果，主要表現(xiàn)在以下幾方面，即：1.利用對電機內(nèi)定子股線溫升情況與具體分布情況的研究，可以確定電機上端位置股線溫升相對較快；2.定子結(jié)構(gòu)上和下層的股線溫度升高情況一致。

（四）電機轉(zhuǎn)子位置溫度不斷增高的原因

利用對永磁同步電機內(nèi)轉(zhuǎn)子溫度場的充分研究，可以知道溫度升高的具體情況。主要表現(xiàn)在以下幾方面，即：1.溫度升高位置處于轉(zhuǎn)子的鐵心處；2.因為電機轉(zhuǎn)子的不停旋轉(zhuǎn)，造成其兩端溫度較低；3.軸向方向伴隨時間的變化，在軸向靠遠風(fēng)端處的溫度會相對較高。利用對電機轉(zhuǎn)子和定子及機殼溫升結(jié)果進行分析，能夠深入的了解永磁同頻電機其溫度場的具體情況。

三、結(jié)語

總體來說，建立安全有效的參考模型，通過科學(xué)合理的分析法，能夠?qū)τ来磐诫姍C其溫度場實施合理的分析和研究，在變頻供電模式下，因為電機其內(nèi)溫度場的具體情況相對較繁瑣，由此造成永磁體溫度會持續(xù)呈現(xiàn)上升趨勢。而且接線盒也同樣會對永磁電機內(nèi)溫升產(chǎn)生阻礙，接線盒的存在對其空氣的有效流通會不同程度的產(chǎn)生影響，由此使本身散熱性有所降低，在此情況下便需專業(yè)人員通過技術(shù)方法來規(guī)避這一問題，保證變頻控制狀態(tài)下，永磁同步電機可以始終高效穩(wěn)固的運行。