高速永磁同步电机在多物理场和变流器约束下的设计

• 作者: 秦雪飞 沈建新 Nilssen Robert Gieras Jacek
• 来源期刊: 电工技术学报
• 学科: 工学
• 关键词: 高速永磁同步电机 多物理场设计 变流器约束 转子拓扑 热性能
• 年，卷（期）: 2022,（7）
• 所属期刊栏目: "高效节能及智能化电机系统"专题
• 页码范围: 1618-1633
• 页数: 16页
• 分类号: TM355
• 语种: 中文
• DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.211568

摘要

高速电机中多物理场是强耦合的,其影响是甚至相互矛盾的.因此,高速电机的设计受到多物理场的强制约.此外,变流器的电压和电流都受限,由此也制约了高速电机的设计.当电机功率较大时,所有这些约束变得更加显著,因此较难获得一个很好的优化设计方案.该文以一台350kW、13.5kr/min的大功率高速内置式永磁同步电机作为案例,阐述其设计方法与优化过程.针对不同工况,研究电机永磁磁链与绕组电感的匹配设计,以确保变流器的电压和电流限制均得到满足.之后,通过有限元的手段研究相关的电机设计要点,特别是考虑电磁特性、机械应力和动力学特性的转子拓扑结构;也通过计算流体动力学(CFD)手段研究电机的热性能.由此可实现完整的高速电机多物理场设计.