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永磁电机高温状态下有哪些影响?

作者:天津一诺成科技有限公司 浏览: 发表时间:2022-03-27 20:18:58 来源:网络

常规永磁电机所用的材料,例如永磁体、电磁线和绝缘材料等,在高温、低温等恶劣环境下使用时会出现性能下降、失效、可靠性降低等问题。另一方面,高温环境下永磁电机材料的特性变化规律复杂,在温度范围近 300℃时,硅钢片的特性变化明显,电磁线导电特性变化近3 倍,钐钴永磁材料特性变化30% ,流体黏度特性变化可能达到10 倍以上,绝缘材料的导电特性与介电强度特性发生变化。

永磁电机

耐高温永磁电机常采用钐钴永磁材料,钐钴Sm2Co17永磁材料工作温度高达350℃。当工作温度更高时,考虑采用铝镍钴材料,MAX使用温度可达520℃,温度系数为-0. 2% /℃,但其矫顽力低,通常小于160kA /m,在磁路设计时必须校核其去磁工作点。目前已研制出的新型稀土永磁材料,如钕铁氮、钐铁氮等,其磁粉的MAX磁能积可达 40MGOe,接近钕铁硼磁粉的 3 倍,而原材料成本是钕铁硼磁粉的1 /3,但尚处于实验室研制阶段。

硅钢片的磁化曲线和损耗特性曲线对电机的损耗计算、过载能力计算等非常关键; 硅钢片叠片胶粘剂的热稳定性对永磁电机在高温、高速运转下的安全和稳定性有着直接的影响。日本学者Takahashi 等利用具有 700 个节点的网络模型分析了具有单匝线圈的旋转电机中定子线圈股线中的温度分布 ; 分析高温膨胀引起的机械应力对硅钢片磁特性的影响,结果表明,随着压应力的增大,硅钢片的磁导率明显下降,比总损耗显著升高。绝缘材料的绝缘性能影响永磁电机的安全运行、可靠性和寿命。

永磁电机电磁线绝缘、电机槽绝缘,MAX耐温可达400℃。若电机产生的热量使温度超过了500℃,可以采用陶瓷绝缘。

高温环境下电子器件的特性不但发生明显变化,还会出现热噪声等特殊现象,例如: 模拟器件的参数和线性度变化范围大; 数字电路抗干扰性变差,出现热噪声等特殊现象; 功率器件的输出特性发生变化,电容电阻的参数漂移明显。

发达研制出耐恶劣环境的电子器件,然而因技术保密,可供查询的文献极少。由于材料特性和器件特性是电机与驱动控制电路设计的基础,在高温、低温等恶劣环境下,电机材料与电子器件特性的变化规律的获取和模型的建立是耐高温永磁电机的关键技术难题。




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