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永磁耐高温电机的关键技术如何实现
作者: 发布日期:2020-08-05

  我们都知道的是,电机在机械的运转和动力提供方面是很重要的,也是目前比较主流的机械驱动设备。耐高温风机因为能够在极端条件下运行而受到欢迎。最近永磁耐高温电机的风刮得很大,让我们来看看永磁耐高温电机的关键技术是如何实现的。

  随着永磁材料性能的不断提高,特别是钐钴永磁的热稳定性和耐腐蚀性的改善和价格的逐渐降低以及电力电子器件的进一步发展,同时,由于交流永磁电机具有体积小、功率密度高、效率高、特性好、环境适应性好等优点,故永磁电机在深空探测与开发领域已获得越来越广泛的应用。耐高温永磁电机是复杂的电磁系统,涉及的关键技术包括以下方面。

  1、电机多物理场分析方法

  在低温至高温的宽温区范围、真空等航天恶劣环境下,永磁电机电磁参数变化很大,材料发生非线性变化,电磁场、温度场、流体场、应力场等各个物理场之间耦合关系更加复杂,在正常环境下可以忽略的多物理场耦合关系变得不可忽略,成为关键的技术难题 。电机的铁心损耗、风摩损耗、电机温升不但与环境温度和压强密切相关,而且相互影响。在真空环境中,散热条件特殊,与相毗邻部件的形状及表面属性相关,热辐射与表面温度成非线性关系。真空至高压强的变化影响应力和材料特性变化,使得电机的多物理场建模难度增大。因此恶劣环境下永磁电机内各物理场耦合关系非常复杂,研究各物理量和物理场的耦合关系及其动态变化规律非常困难 。

  永磁电机的多物理场分析方法以数值解析法和有限元分析为主。在数值解析方面,通用的建模方法有传统矩阵法、键合图法、联结法、网络法等 。钟掘院士等提出了对复杂机电系统进行全局耦合分析及耦合并行设计的基本理论 。贺尚红教授等提出建立复杂网络拓扑结构的建模矩阵法,并建立机、电、液传递矩阵统一模型。文献采用广义控制系统对发动机多场耦合数值仿真建立统一的数学模型,求解气、热、弹耦合的变域差分问题。介绍了多场耦合的节点映射方法,讨论了场域内载荷传递。

但是数值解析法在耦合建模和求解仍存在较多问题,由于假设条件和忽略因素过多,导致计算精度不够。在有限元分析方面,众多 CAD /CAE 软件公司,如 Ansys、Flux、SIMULIA、UGS 等开发多物理场耦合计算工具,已应用于航空声学、磁流体力学、动态流固耦合等领域,电磁计算的精度和效率逐步提高。2007 年英国创刊的 《InternationalJournal of Multi Physics》杂志每年召开多场耦合会议,重点关注数值模型、模型计算、实验调查,其中包括电机多物理场分析。

  综上所述,作为耐高温风机的一种具有革新性的种类,永磁耐高温电机现在也正受到人们的关注。永磁耐高温电机的技术实现是需要一定的基础的,包括线路和耐高温电机的结构改进。我们能够确定的是,永磁耐高温电机一定能在未来占据重要地位。

 

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