电机定子铁心旋转损耗计算及损耗分布可视化测量

电机定子铁心旋转损耗计算及损耗分布可视化测量电机定子铁心通常是由无取向电工硅钢片叠压制成,由于电工硅钢片具有明显的各向异性,所以在电机实际工作中定子铁心不但被交变磁场磁化,也被旋转磁场磁化,并且由旋转磁场引起的铁心旋转损耗远远大于由交变磁场引起的交变损耗。

因此,准确计算和测量旋转磁化下电机定子铁心旋转损耗是研发高效电机的重要前提。

本文在电工钢片二维旋转磁特性测量的基础上研究了传统Bertotti损耗三项式模型和斯坦梅兹方程计算铁耗的方法,提出了考虑椭圆形旋转磁化的Bertotti损耗三项式模型和斯坦梅兹方程,并对实验室现有的铁心局部损耗测
量装置进行了改进,提高了测量精度。

运用改进后的局部损耗测量装置对一台感应电机定子铁心模型的局部损耗进行了实验测试,验证了两种改进模型的有效性,为进一步开展电机降耗措施研究和高效电机研发等工作奠定了理论和实验基础。

本文主要完成了以下工作:首先,在运用二维旋转磁特性测量系统对无取向电工钢片损耗测量的基础上,对经典的Bertotti损耗三项式模型以及传统的斯坦梅兹方程计算铁耗的方法进行了分析,讨论了这两种传统损耗模型在计算铁心旋转损耗时存在的误差以及产生误差的原因,提出了通过引入随旋转磁化椭圆角度和轴比而变化的系数来提高两种传统损耗模型计算精度的方法,并推导了模型参数的计算方法,进而提出了两种改进模型。

其次,对实验室现有铁心局部损耗测量系统进行了改进,为了提高局部损耗测量准确性,采用一个高精度的霍尔元件代替系统中原有的双H线圈,使原有的B-H矢量传感器探头的体积有了明显减小,更便于铁心局部损耗的测量。

然后,为了验证本文提出的两种损耗改进模型的有效性,制作了一台三相感
应电机模型,搭建了三相感应电机局部损耗测量硬件系统,并运用虚拟仪器以及LabVIEW编程技术编写了局部损耗测量的软件程序,实现电机定子铁心旋转损耗分布可视化测量。

最后,在对三相感应电机铁心局部损耗测量的基础上,在定子上选取了若干特征点,将实际测量值与传统模型和改进模型的计算值进行对比分析,验证了改进模型能更为有效地计算旋转磁化损耗。