【磁材資訊在線】新型非晶電機(jī)

2017-04-25 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

電機(jī)是能耗很高的設(shè)備,傳統(tǒng)材料及工藝制作的電機(jī)成本高且能耗大。傳統(tǒng)硅鋼電機(jī)在頻率高于基頻的情況下鐵損急劇增加,鐵芯溫度迅速升高,電機(jī)能耗高,常導(dǎo)致電機(jī)故障。因此,高效節(jié)能新型電機(jī)的研發(fā)勢(shì)在必行。非晶合金是一種新型功能材料,它具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度,低損耗及低矯頑力等優(yōu)點(diǎn),筆者運(yùn)用非晶合金材料代替硅鋼制造新型電機(jī),并用Ansoft軟件對(duì)這兩種電機(jī)進(jìn)行分析比較。

1 通過Ansoft/Rmxprt進(jìn)行電磁計(jì)算

Ansoft軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)和聲場(chǎng) 分析于一體的大型通用分析軟件,是現(xiàn)代電機(jī)設(shè)計(jì)中的高級(jí)CAD工具之一。運(yùn)用 Ansoft/R m x—prt對(duì)傳統(tǒng)電機(jī)和非晶電機(jī)進(jìn)行電磁計(jì)算,在相同尺寸和供電電源的條件下比較兩種電機(jī)的輸出特性,以充分證明兩種電機(jī)在高效節(jié)能方面的差異。把非晶材料的特性加入到軟件中進(jìn)行分析,選取飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.56T的非晶材料。

利用Ansoft軟件,在設(shè)計(jì)定子鐵心、定子繞組、轉(zhuǎn)子、鐵心和轉(zhuǎn)子籠型繞組等關(guān)鍵步驟中輸入相關(guān)數(shù)據(jù)后,可以得到電機(jī)參數(shù)和性能曲線。

1.1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

基于4極感應(yīng)電機(jī)Y132S4 的經(jīng)典結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非晶材料做定子和轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電機(jī),其中定子和轉(zhuǎn)子的沖片有相同的形狀和尺寸。兩種電機(jī)的主要參數(shù) 如下 :

額定輸出功率 5.5kW

極數(shù) 4

額定電壓380V

繞組聯(lián)結(jié) 方式角型

電機(jī) 工作溫度 75 攝氏度

鐵心長度 115mm

1.2 主要性能比較分析

非晶電機(jī)的輸出功率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系特性與傳統(tǒng)電機(jī)相同,筆者只給出效率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系特性曲線。50Hz轉(zhuǎn)速下傳統(tǒng)電機(jī)和非晶電機(jī)的性能曲線如圖1所示。

60Hz轉(zhuǎn)速下傳統(tǒng)電機(jī)和非晶電機(jī)的性能曲線如圖 2所示。

100Hz轉(zhuǎn)速下傳統(tǒng)電機(jī)和非晶電機(jī)的性能曲線如圖3所示。

通過對(duì)菲晶電機(jī)和傳統(tǒng)電機(jī)在不同頻率下的效率與轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線的比較可以看出,在最大效處,非晶電機(jī)的效率要比傳統(tǒng)電機(jī)的效率高10%左右 ,而且在不同頻率最高轉(zhuǎn)速下,非晶電機(jī)的效率明顯高于傳統(tǒng)電機(jī) 。

1.3 損耗的比較分析

在Ansoft軟件中輸入不同頻率下非晶電機(jī)和傳統(tǒng)電機(jī)的參數(shù),得到兩種電機(jī)的額定損耗和空載損耗值。不同頻率380V額定負(fù)載情況下兩種電機(jī)的損耗見表1,空載損耗見表 2 。

由于硅鋼片在高頻下?lián)p耗急劇增加且輸出功率很小,所以 Ansoft軟件對(duì)300Hz轉(zhuǎn)速以上傳統(tǒng)電機(jī)無法進(jìn)行仿真。因此筆者采用MATLAB對(duì)傳統(tǒng)電機(jī)和非晶電機(jī)在高頻下運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行仿真,得到損耗曲線如圖4所示。