取向电工钢在超高速电机中的应用(四)

2021年08月04日

使用有限元分析法进行数字化仿真


在额定条件下,两个电机的效率都随着转速的增加而增加。效率先增后减。GO型电机的效率在5120转时达到最大值,然后缓慢下降。5120rpm 时的效率高达 96.2%。常规型电机在6800rpm时效率达到最高点,在10000rpm以上效率逐渐下降。


在峰值条件下,效率随着速度的增加而增加。效率先增后减。GO型电机的效率在8300rpm时达到最大值,并随着转速缓慢下降。8300转时的效率高达96.8%。常规型电机的效率在11000rpm时达到最高点95.2%,之后同样效率随着速度的增加而降低。虽然GO型电机在8300转时效率开始下降,但其整体95%以上效率的区域依旧优于常规电机。

样机制造

该项目将GO硅钢应用于高速永磁同步电机。定子磁轭和转子采用传统的NGO硅钢,定子齿为各向异性GO硅钢,永磁材料为稀土钕铁硼。

与传统的电机加工技术相比,由于GO硅钢材料的特殊性,GO铁芯的生产在制造过程中需要新技术。在铁芯制造的不同工艺中,冲压和层压工艺、组装工艺、涂层材料制造工艺对GO硅钢电机的性能有重要影响。


NGO硅钢轭环采用单冲模方式,然后将单件通过层压焊接形成环形圆柱体。GO钢板同样采用单冲模方法,先冲压成齿形,然后通过自粘工艺粘合,形成在轧制方向上的相同形状、相同方向的GO硅钢块。NGO定子磁轭的内侧设有多个榫眼,每个GO定子齿上设有榫头。每个定子铁芯由 NGO 定子轭和 GO 定子齿连接,如图 8 所示。

GO硅钢层压时,与传统的冲孔板有很大的不同。由于GO冲孔片为齿状结构,自粘涂层结构可以稳定,振动比较小。该工艺具有高绝缘、耐腐蚀和高强度的性能。结论是,通过在转子中应用 GO硅钢,由于更强的磁致伸缩性能降低了噪音和振动,自粘合过程对电机的整体性能产生了积极的影响。


结 论

本文介绍了一款磁芯为B30AHV1500的12槽8极电机。其中,传统NGO定子铁芯部分替换为GO硅钢齿与NGO轭部的组合结构。电机最高效率从95.2%提高到96.8%,提高了1.6%。最大输出转矩时的励磁电流下降了8%,这意味着在相同的电流下,最大转矩将增加约 8%。同时,电机整体铁损降低了12.2%。以上结果均考虑了拼接工艺的计算余量,约为10%。最终测试结果与我们的假设一致。GO硅钢确实通过这种定子铁芯设计表现出了显着的性能优势。