Вплив нагріву постійних магнітів на енергетичні характеристики тягових синхронних магнітоелектричних двигунів

Abstract

Досліджується вплив нагріву постійних магнітів (ПМ) на енергетичні характеристики тягового синхронного двигуна з постійними магнітами (СДПМ) потужністю 140 кВт, призначеного для використання в локомотиві потягу. Нагрів ПМ під час роботи СДПМ призводить до зниження їх магнітних характеристик, що в свою чергу веде до зниження потужності двигуна і може негативно вплинути на стабільність та надійність його роботи. За результатами математичного моделювання отримана інформація щодо зменшення енергетичних показників тягового СДПМ внаслідок нагріву його активної зони, зокрема ПМ. Встановлено, що двигун потужністю 140 кВт втрачає близько 8-10% потужності внаслідок нагріву ПМ у порівнянні з холодним його станом. Обґрунтовано технічні пропозиції щодо збільшення температурної стабілізації ПМ. Запропоновано два удосконаленні варіанти СДПМ, в яких забезпечена температурна стабілізація ПМ. Зокрема показано, що певне зменшення діаметру вентиляційних каналів підвищує тепловідведення від основних конструктивних елементів СДПМ. The influence of permanent magnets (PM) heating on the energy characteristics of a 140 kW permanent magnet synchronous motor (PMSM), used in electric locomotives is investigated. The heating of the PM during the operation of the PMSM leads to a reduction in their magnetic properties, which causes a decrease in the motor’s power and can negatively affect the stability and reliability of its operation. Based on the results of mathematical modeling, information about the reduction of energy performance of the traction PMSM due to the heating of its active zone, particularly PMs has been obtained. It has been established that a 140 kW motor loses about 8-10% of power due to the heating of the PMs. Well-founded technical proposals for improving the temperature stabilization of PMs have been provided. Two variants of PMSM design with enhanced temperature stabilization of PMs have been proposed. It has been shown that a slight reduction in the diameter of the ventilation channels helps to increase the efficiency of heat dissipation from the main structural elements of the PMSM.