浙江省嘉兴市博远机电（嘉兴）有限公司 浙江 嘉兴 314001
摘要：钕铁硼永磁同步电机进行热分析，得到了钕铁硼电机的整体温度场分析及线圈绕组的最高温度。同时通过对电机进行温升实验，分析结果与实验数据基本一致，证明了电机三维模型简化合理，采用的计算方法正确。说明该分析方法对于此类型的钕铁硼永磁电机设计与优化具有一定的参考意义。
关键词：钕铁硼；永磁同步发电机；温度场；有限元计算
1 引言
在钕铁硼永磁同步发电机的设计中，对电机温度场仅作二维分析是不够的。为了提高计算的准确度，需对电机作三维温度场分析，以此指导设计。本文以一台1.5kW钕铁硼永磁同步电机为例，采用有限元法分析电机三维温度场，`在负载状态下得到电机定子溢度分布。根据三维稳态温度场方程和相应的边界条件，采用有限元分析方法，分析和计算了钕铁硼永磁同步发电机的三维温度场，计算结果与实测值基本相符。
2 钕铁硼永磁同步发电机特点
钕铁硼永磁电机与传统的旋转电机和机械转换结构驱动方式相比，具有功率密度大、控制精度高、响应快、推力大、增加编码器定位精度高等优点。可以提高机床进给驱动的速度、精度和效率，目前已被广泛应用于电火花成型机、高速磨床、高速加工中心、电梯、汽车等设备中[1]。
随着永磁钕铁硼材料的发展与应用，永磁电机得以高速发展，研究开发经验逐步成熟。但与旋转电机一样，线圈绕组及铁芯发热会给永磁钕铁硼电机带来以下不利因素：
温升过高，降低电机使用寿命；温度升高，导致工钕铁硼磁性能降低；电机受电流限制，不能产生更大的转矩[2]。设计有效的永磁钕铁硼电机冷却系统，是提升其性能的不二途径。
3 数学模型
基本假设条件为了便于分析，缩短分析时间，适应大部分计算机。假设电机处于稳定导热状态，电机各部分热量传递依照传导和对流换热进行，不考虑辐射影响，电机几何尺寸一定，物理性参数一定。不饱和温度场方程三维稳态温度场方程可描述为；
用LDL分解法或商斯消元法解上述，J程组，就可得到物域中各节点的温度。
5 结论
随着电机单机容量的日益增大，风电设备可靠性将是不容忽视的问题，对风力发电机电机发热问题的研究显得日益重要，风力发电机运行时的温升高低程度将直接影响发电机的使用寿命和运行的可靠性。如果发电机定子绕组在运行的时候温升过高，会将定子绕组的绝缘损坏；而如果发电机的永磁体温升过高，会使永磁体发生不可逆退磁，发电机无法正常运行。温升作为电机试验的一个重要测量指标，关系到电机运行的安全性，因此对电机内温度场的计算就显得非常重要。
查考文献
[1]谢军,蒋宗荣.钕铁硼永磁同步发电机三维温度场有限元计算[J].中小型电机,1989(4):7-10.
[2]胡田,唐任远,李岩,等.永磁风力发电机三维温度场计算及分析[J].电工技术学报,2013,28(3):122-126.
[3]李伟力,程鹏,张美巍,等.1.5MW永磁风力发电机电磁场与温度场计算与分析[J].电机与控制学报,2010,14(12):52-57.
论文作者:吴兴刚
论文发表刊物:《防护工程》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/22
标签：永磁论文; 电机论文; 钕铁硼论文; 发电机论文; 温度场论文; 绕组论文; 定子论文; 《防护工程》2017年第18期论文;