变频控制下永磁同步电机温度场研究

吕阳

摘 要 依据现时期变频控制状态下的永磁同步电机具体使用，可以发现，其在运行中存在谐波分量大和发热量大的一些问题，再加之其散热结构相对较复杂，如此会不同程度的对永磁同步式电机其运行性能与运行寿命产生影响。所以需应用科学并且合理的方法对其功能进行优化和改进，重视其温度提升问题的解决，并在此情况下对期温度场具体分布进行充分的了解和掌握。为此本文重点以变频控制情况下永磁同步的电机温度场实施深入研究，望可以为永磁同步电机的正常有序运行工作奠定基础。

关键词 变频控制 永磁同步电机 温度场 分析

永磁同步电机具备结构简单、效率高、可靠性强等特点优势，所以永磁同步电机被广泛的应用在交能、能源及化工等行业生产中。在变频供电的情况下，永磁同步电机磁场当中其谐波的含量较大，所以会出现大量涡流损耗与谐波铁耗的现象，如此便会在电机运行过程中温度不断升高。如果电机内的温度得不到有效的控制，会使永磁材料形成消磁的情况，然永磁体其电磁性能也会对电机效率和使用寿命，及运行安全性产生影响，所以充分分析和了解永磁驱动电机其内温度便显得非常重要。

一、变频控制背景下永磁同步电机的温度场模型明确与边界条件

（一）数学模型的明确

（二）假设内容

为了使分析和求解的过程变得更加简单，需恰当的做出假设，由此保证永磁同步电动机温度场的分析过程可以达到理想的成效。假设内容主要包含：1.电机内流体处在稳定流动状态下；2.应用平直式处理方式来对端处位置股线进行处理；3.保证定子槽浸渍性能，同时使铁心和槽绝缘能够密切的连在一起；4.槽内各构件绝缘效果和主绝缘水平一致，通过流体学理论来对电机流场实施研究；5.因为流体流速与声速相比会较小，所以可把流体当作不可压缩流体来实施处理及分析。

（三）通风结构

因为永磁电机当中流体其流动过程较繁琐，所以必须设置通风冷却装置，由此保证电机在运行中所形成的热能能够及时排出。永磁电机所用的是全封闭式系统结构，在此当中，电机转子和轴承间的轮毂辐条构件在运行时会产生风量，这样可以保证电机内的空气能够正常流通。

二、变频控制背景下永磁同步电机计算结果

（一）物理模型计算

为了求得电机温度场和流体场相应数值，由此对电机内温升情况进行充分的了解，需先建立物理模型。通過计算机系统中的三维空间模拟技术本身所特有的功效，来获得永磁同步电机内重要构件温升数值，由此得到各部件温升期间详图。通过永磁同步电机物理模型与网络模拟分析，能够获得电机内发热突出的转子部分及确定温升快的主要位置是转子部分。

（二）机壳温度不断提升的原因

利用对变频控制情况下的电机机壳其湿升规律进行分析，能够确定电机机壳形成温升的真正原因。主要体现在以下几方面，即：1.温升过快主要发生位置是在电机接线盒和吊装处，主要因为电机接线盒对空气正常流动产生了阻碍，同时还降低构件周边气体冷却功能；2.因为机壳和电机定子铁心间存在着较密切的关联性，造成机壳导热性增大，致使机壳中的轴向温度持续上升。

（三）电机定子位置温度增高的原因

接线盒的使用对空气正常流通形成阻碍，致使接线盒周围空气的冷却性能有所降低。而且在此情况下，因为电机定子和机壳间的密切联系，所以需对电机定子处温升情况实施有效的研究。在模型基础上，构建电机定子温升分布图，这样能够有效获得温升结果，主要表现在以下几方面，即：1.利用对电机内定子股线温升情况与具体分布情况的研究，可以确定电机上端位置股线温升相对较快；2.定子结构上和下层的股线温度升高情况一致。

（四）电机转子位置温度不断增高的原因

利用对永磁同步电机内转子温度场的充分研究，可以知道温度升高的具体情况。主要表现在以下几方面，即：1.温度升高位置处于转子的铁心处；2.因为电机转子的不停旋转，造成其两端温度较低；3.轴向方向伴随时间的变化，在轴向靠远风端处的温度会相对较高。利用对电机转子和定子及机壳温升结果进行分析，能够深入的了解永磁同频电机其温度场的具体情况。

三、结语

总体来说，建立安全有效的参考模型，通过科学合理的分析法，能够对永磁同步电机其温度场实施合理的分析和研究，在变频供电模式下，因为电机其内温度场的具体情况相对较繁琐，由此造成永磁体温度会持续呈现上升趋势。而且接线盒也同样会对永磁电机内温升产生阻碍，接线盒的存在对其空气的有效流通会不同程度的产生影响，由此使本身散热性有所降低，在此情况下便需专业人员通过技术方法来规避这一问题，保证变频控制状态下，永磁同步电机可以始终高效稳固的运行。