轴向多段式高速外永磁转子爪极电机的电磁场与温度场分析

摘要

高速永磁电机可与负载直接相连,省去了传统的机械增速装置,在工业应用与航空航天等领域得到越来越多的应用.传统高速永磁电机采用内转子结构,为避免永磁体受高速旋转带来的拉应力需要采取特殊的保护措施,由此带来永磁体用量大、气隙磁密偏低、涡流损耗严重等突出问题.高速外永磁转子结构电机则可避免上述问题.本文基于一台3kW、20 000r/min的高速外永磁转子爪极电机,对高速外转子爪极电机的电磁方案进行了设计与分析,利用有限元软件验证了电磁设计的合理性;针对高速永磁电机损耗密度大、散热困难等问题,本文设计了轴内水冷系统并建立了三维有限元模型,利用流-固耦合法对电机的温度分布进行了详细分析,最后加工了一台样机,并通过实验验证了本文理论分析的正确性.