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高速电机在新能源汽车、医疗器械、数控机床、机器人、航空航天和海洋工程等领域广泛应用,具有高转速、小体积、大功率密度和直接驱动负载的特点,节能效果显著。
高速永磁电机因其结构简单、高力能密度、无励磁损耗和高效等优点,特别适合高速电机应用。然而,高速、高频、高功率密度的特点给高速电机设计带来诸多挑战,如高圆周速度导致的铁心损耗、转子摩擦损耗和永磁体涡流损耗增加,以及高功率密度导致的散热困难,易造成永磁体不可逆退磁。此外,永磁体的抗拉强度有限,高转速下转子强度问题突出,需采用护套保护永磁体。
为解决这些问题,科技成果提供了一种高速永磁电机转子及其制备方法。该转子采用正弦气隙磁密分布设计,包括转轴、Halbach阵列结构、隔磁端环和通风结构。通过磁粉胶膜碳纤维复合结构,增强转子强度;碳纤维层提高承载能力;离散的永磁材料消除集中载荷,降低损耗;调整硬磁颗粒级配降低孔隙率,提高电磁性能;充磁后形成正弦气隙磁密分布,提高功率密度,减小损耗和转矩脉动;优化的风道设计改善冷却效果,提高性能和可靠性。这些创新设计有效解决了高速永磁电机在高速、大功率发展中的主要瓶颈问题,为高速电机技术的发展提供了新的思路和方法。
图:硬件系统高速永磁电机转子制造
技术优势
①采用Halbach充磁方式,既保留永磁体高转矩/功率密度的优势,又减少了永磁体用量,提高了功率密度,并降低了永磁体应力。
②通过磁粉胶膜碳纤维复合结构,实现了磁性复合材料,一方面提供磁场强度,形成正弦磁密分布,另一方面提高了转子强度和线速度,同时还降低了涡流损耗。
③通过Halbach充磁方式对整个结构充磁,进一步减少了永磁体使用量,提高了转子强度,改善了转子气隙磁密分布,减小了反电动势谐波含量,降低了定子铁耗,解决了转子损耗大的问题。
效果指标
高速永磁电机技术参数如下:额定电压380V,额定转速35000rpm,额定功率75kW,额定转矩20.5kN,电机极数2。
高速永磁电机设计在新能源汽车、高性能医疗器械、高档数控机床与机器人、航空航天装备、海洋工程装备等重要工业领域中具有广泛的应用前景,并且已经在高速永磁电机与压缩机直接驱动的应用方面取得了成功案例。
该科研成果应用在工业领域中需要大气压力供应的设备,如空压机。通过采用高速永磁电机直接驱动,可以减少传统传动装置的能量损耗,并提高系统的效率和可靠性。同时,由于高速永磁电机体积小且功率密度大,可以使整个系统的重量和尺寸得到显著降低,从而在工业生产中实现更好的节能效果。
合作方式:技术转移,产学研合作等。
价格:面议
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