一种超高速永磁磁悬浮电机的设计方法与流程

本发明涉及电机数据测试，尤其涉及一种超高速永磁磁悬浮电机的设计方法。

背景技术：

1、磁悬浮技术在20世纪后期迅速发展，它利用电磁力来支持和稳定旋转部件，完全消除了机械轴承的摩擦问题。这为超高速电机的设计提供了可能性，随着永磁材料科学的进步，高性能的稀土永磁材料（如钕铁硼磁铁）变得更容易获得。这些材料提供了更强大的永磁效果，使得高速永磁电机的设计变得更加可行，高速电机在高温运行时需要材料和冷却技术的创新。高温陶瓷、液体冷却系统和高温绝缘材料的发展使得电机在极端工作条件下能够持续运行。然而目前的超高速永磁磁悬浮电机的设计方法不能很好的根据悬浮电机的不同部件进行分级冷却从而导致电机的性能和稳定性较低。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种超高速永磁磁悬浮电机的设计方法，以解决至少一个上述技术问题。

2、为实现上述目的，一种超高速永磁磁悬浮电机的设计方法，所述方法包括以下步骤：

3、步骤s1：获取悬浮电机部件材料数据；对悬浮电机部件材料数据进行数据预处理，生成标准悬浮电机部件数据；通过高温性能测试装置对标准悬浮电机部件数据进行变化温度采集，从而得到模拟运行温度变化数据；对模拟运行温度变化数据进行高温性能评估，从而生成悬浮电机高温性能评估数据；

4、步骤s2：对标准悬浮电机部件数据进行电机区域热量分析，生成电机热量生成率数据；根据电机热量生成率数据进行电机内部热量分布分析，生成电机热量分布数据；基于多级冷却策略对电机热量分布数据进行冷却程度评估，生成电机冷却效率；将电机冷却效率和预设的冷却效率阈值进行对比，生成电机正常冷却状态和电机异常冷却状态；

5、步骤s3：根据电机异常冷却状态对悬浮电机进行温度传感器输出连接，从而生成集成数据采集模块；利用集成数据采集模块对电机正常冷却状态和电机异常冷却状态进行权限赋予，生成低优先温度检测权限数据和高优先温度检测权限数据；对高优先温度检测权限数据和低优先温度检测权限数据进行温度检测，生成温度异常系数；将温度异常系数和预设的温度异常范围进行对比，生成正常运行指令；

6、步骤s4：根据需求进行电机平衡器数据采集，生成平衡器数据；利用cad软件对平衡器数据进行振动三维模型构建，生成部件振动三维模型；根据部件振动三维模型进行峰值频率提取，生成振动峰值频率数据；利用振动峰值频率数据对部件振动三维模型进行转子平衡调整，生成转子调整数据；

7、步骤s5：对正常运行指令和转子调整数据进行电机轴承磁力分析，得到磁力线分布图；

8、对磁力线分布图进行磁密云团构建，生成磁轴承磁密云图；对磁轴承磁密云图进行磁性衰弱检测，得到磁力衰弱数据；

9、步骤s6：根据磁力衰弱数据进行高频率脉宽调制逆变器设置，并采集获取逆变器数据；基于逆变器数据对悬浮电机进行智能控制，从而生成超高速永磁磁悬浮电机设计数据；根据数据可视化方法对超高速永磁磁悬浮电机设计数据进行数据可视化，从而得到超高速永磁磁悬浮电机设计方案。

10、本发明通过获取与悬浮电机部件所用材料有关的数据，在收集到原始数据后，进行数据预处理。这可能包括数据清洗、去噪、归一化和标准化等步骤，使用高温性能测试装置对标准悬浮电机部件数据进行测试，通过高温性能测试装置采集的数据将提供悬浮电机部件在不同温度下的性能变化信息，通过对模拟运行温度变化数据进行分析，进行高温性能评估，提供了对悬浮电机部件材料在高温条件下的性能的深入了解。这有助于确定在特定工作温度下，部件的可靠性和性能是否满足要求。根据高温性能评估数据，可以采取必要的措施来改进部件设计、材料选择或维护计划，以确保悬浮电机在高温环境下的长期稳定运行。这有助于提高设备的可靠性，减少停机时间，降低维护成本，以及提高工作效率；确保悬浮电机在运行过程中能够有效地管理热量，防止过热和损坏。通过详细的热量分析和冷却效率评估，可以提前发现电机的潜在冷却问题，采取措施以确保其正常运行。这有助于延长电机的寿命、提高性能和减少维护成本，同时提高工作效率和可靠性；将温度传感器连接到悬浮电机，以实时监测电机的温度状况，通过连接温度传感器，生成一个集成数据采集模块，系统能够实时监测电机的温度状况，并根据预设的规则对温度异常进行及时响应。这有助于预防电机因过热而受损，提高了电机的稳定性和可靠性。同时，这种智能的温度监测和控制系统可以降低维护成本，延长电机的使用寿命，提高设备的整体效率；通过采集数据和进行振动分析，可以改善电机平衡器的性能，减少振动和噪音，提高运行效率，通过峰值频率分析，可以发现潜在的振动问题，从而预防设备故障和损坏，通过优化电机平衡器，可以延长设备的使用寿命，减少维护成本和停机时间，减少振动和不平衡可以提高设备的安全性，减少与设备故障相关的风险，振动分析和调整数据生成使得电机平衡调整更加精确，确保设备在高速旋转时稳定运行；通过磁力分析，可以更好地理解轴承周围的磁场分布，有助于改进轴承的设计和性能，磁性衰弱检测可以用于识别潜在的问题，帮助预防轴承故障，降低维修成本，根据磁力分析结果，可以进行精细的调整，以改善电机轴承的稳定性和性能，通过磁力分析和磁性衰弱检测，可以基于数据做出决策，减少意外停机和维修需求，提高生产效率；通过智能控制和优化逆变器设置，可以显著提高悬浮电机的性能和效率，优化控制策略可以帮助降低能源消耗，从而提高整个系统的能效，通过智能控制，可以确保电机在不同工作条件下保持稳定的运行，提高了系统的可靠性。因此，本发明通过综合考虑高温性能、冷却策略、温度监测、振动平衡和磁力控制等关键因素，提高了电机性能和可靠性。

11、本发明的有益效果在于通过获取材料数据和进行高温性能评估，可以选择和优化悬浮电机的部件材料，以确保它们在高温环境下能够正常运行。这有助于提高电机的耐热性和寿命，通过电机区域热量分析和冷却效率评估，可以确保电机在工作时不会过热，提高了电机的性能和可靠性。多级冷却策略可以有效降低电机温度，减少了热应力，通过温度传感器和权限赋予，可以实时监测电机的温度。生成温度异常系数并与预设范围对比，可以在温度异常时生成相应指令，确保电机的安全运行，通过振动分析和转子平衡调整，可以减少电机的振动，提高其稳定性和寿命。这对于高速电机非常重要，因为振动可能导致性能下降和机械磨损，磁力线分布和磁力衰弱检测有助于了解电机的磁性特性。这对于永磁磁悬浮电机的设计至关重要，因为磁力是其悬浮和运行的关键，通过根据磁力衰弱数据进行逆变器设置，并采集逆变器数据，可以实现更高效率的电机运行。智能控制可以提高电机的稳定性和性能，数据可视化帮助工程师更好地理解电机的性能和特性。生成的设计方案将是经过优化的，以满足特定需求和性能要求。因此，本发明通过综合考虑高温性能、冷却策略、温度监测、振动平衡和磁力控制等关键因素，提高了电机性能和可靠性。

技术特征：

1.一种超高速永磁磁悬浮电机的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的超高速永磁磁悬浮电机的设计方法，其特征在于，步骤s1包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的超高速永磁磁悬浮电机的设计方法，其特征在于，步骤s2包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的超高速永磁磁悬浮电机的设计方法，其特征在于，步骤s23包括以下步骤：

5.根据权利要求3所述的超高速永磁磁悬浮电机的设计方法，其特征在于，步骤s3包括以下步骤：

6.根据权利要求4所述的超高速永磁磁悬浮电机的设计方法，其特征在于，步骤s33中的智能温度检测公式如下所示：

7.根据权利要求6所述的超高速永磁磁悬浮电机的设计方法，其特征在于，步骤s4包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的超高速永磁磁悬浮电机的设计方法，其特征在于，步骤s5包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的超高速永磁磁悬浮电机的设计方法，其特征在于，步骤s54中的磁力衰弱检测公式如下所示：

10.根据权利要求8所述的超高速永磁磁悬浮电机的设计方法，其特征在于，步骤s6包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及电机数据测试技术领域，尤其涉及一种超高速永磁磁悬浮电机的设计方法。所述方法包括以下步骤：获取悬浮电机部件材料数据；对悬浮电机部件材料数据进行数据预处理，生成标准悬浮电机部件数据；通过高温性能测试装置对标准悬浮电机部件数据进行变化温度采集，从而得到模拟运行温度变化数据；对模拟运行温度变化数据进行高温性能评估，从而生成悬浮电机高温性能评估数据；对标准悬浮电机部件数据进行电机区域热量分析，生成电机热量生成率数据；根据电机热量生成率数据进行电机内部热量分布分析，生成电机热量分布数据；通过综合考虑高温性能、冷却策略、温度监测、振动平衡和磁力控制等关键因素，提高了电机性能和可靠性。

技术研发人员：尚栋,王春彦,王华军
受保护的技术使用者：苏州保邦电气有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11