我們都知道的是，電機在機械的運轉(zhuǎn)和動力提供方面是很重要的，也是目前比較主流的機械驅(qū)動設(shè)備。耐高溫風(fēng)機因為能夠在極端條件下運行而受到歡迎。最近永磁耐高溫電機的風(fēng)刮得很大，讓我們跟著臺灣嶄煜來看看永磁耐高溫電機的關(guān)鍵技術(shù)是如何實現(xiàn)的。
隨著永磁材料性能的不斷提高，特別是釤鈷永磁的熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性的改善和價格的逐漸降低以及電力電子器件的進一步發(fā)展，同時，由于交流永磁電機具有體積小、功率密度高、效率高、特性好、環(huán)境適應(yīng)性好等優(yōu)點，故永磁電機在深空探測與開發(fā)領(lǐng)域已獲得越來越廣泛的應(yīng)用。耐高溫永磁電機是復(fù)雜的電磁系統(tǒng)，涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括以下方面。
1、電機多物理場分析方法
在低溫至高溫的寬溫區(qū)范圍、真空等航天惡劣環(huán)境下，永磁電機電磁參數(shù)變化很大，材料發(fā)生非線性變化，電磁場、溫度場、流體場、應(yīng)力場等各個物理場之間耦合關(guān)系更加復(fù)雜，在正常環(huán)境下可以忽略的多物理場耦合關(guān)系變得不可忽略，成為關(guān)鍵的技術(shù)難題。電機的鐵心損耗、風(fēng)摩損耗、電機溫升不但與環(huán)境溫度和壓強密切相關(guān)，而且相互影響。在真空環(huán)境中，散熱條件特殊，與相毗鄰部件的形狀及表面屬性相關(guān)，熱輻射與表面溫度成非線性關(guān)系。真空至高壓強的變化影響應(yīng)力和材料特性變化，使得電機的多物理場建模難度增大。因此惡劣環(huán)境下永磁電機內(nèi)各物理場耦合關(guān)系非常復(fù)雜，研究各物理量和物理場的耦合關(guān)系及其動態(tài)變化規(guī)律非常困難。
永磁電機的多物理場分析方法以數(shù)值解析法和有限元分析為主。在數(shù)值解析方面，通用的建模方法有傳統(tǒng)矩陣法、鍵合圖法、聯(lián)結(jié)法、網(wǎng)絡(luò)法等。鐘掘院士等提出了對復(fù)雜機電系統(tǒng)進行全局耦合分析及耦合并行設(shè)計的基本理論 。賀尚紅教授等提出建立復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的建模矩陣法，并建立機、電、液傳遞矩陣統(tǒng)一模型。文獻采用廣義控制系統(tǒng)對發(fā)動機多場耦合數(shù)值仿真建立統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型，求解氣、熱、彈耦合的變域差分問題。介紹了多場耦合的節(jié)點映射方法，討論了場域內(nèi)載荷傳遞。
但是數(shù)值解析法在耦合建模和求解仍存在較多問題，由于假設(shè)條件和忽略因素過多，導(dǎo)致計算精度不夠。在有限元分析方面，眾多 CAD /CAE 軟件公司，如 Ansys、Flux、SIMULIA、UGS 等開發(fā)多物理場耦合計算工具，已應(yīng)用于航空聲學(xué)、磁流體力學(xué)、動態(tài)流固耦合等領(lǐng)域，電磁計算的精度和效率逐步提高。2007 年英國創(chuàng)刊的 《InternationalJournal of Multi Physics》雜志每年召開多場耦合會議，重點關(guān)注數(shù)值模型、模型計算、實驗調(diào)查，其中包括電機多物理場分析。
綜上所述，臺灣嶄煜告訴我們作為耐高溫風(fēng)機的一種具有革新性的種類，永磁耐高溫電機現(xiàn)在也正受到人們的關(guān)注。永磁耐高溫電機的技術(shù)實現(xiàn)是需要一定的基礎(chǔ)的，包括線路和耐高溫電機的結(jié)構(gòu)改進。我們能夠確定的是，永磁耐高溫電機一定能在未來占據(jù)重要地位。
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