PDF《旋转电磁致热器热功率与结构参数关系的研究》

第17 卷第5期2013 年5月电机与控制学报ELECTRIC MACHINES AND CONTROL Vol.

17 No.

5 May

2013 旋转电磁致热器热功率与结构参数关系的研究 陈磊, 裴宇龙, 柴凤, 程树康 ( 哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院,黑龙江 哈尔滨 150001) 摘要: 为了分析新型电磁加热装置―旋转电磁致热器的设计方法, 对致热器的热功率进行了研 究.首先分析了致热器的热功率分布规律, 提出定子热功率透入深度的概念作为致热器设计的准 则, 给出了透入深度随转速变化的规律, 分析了透入深度在致热器设计中的作用.以此为依据, 为 提高致热器的热功率密度, 比较了闭口槽、 半开口槽和开口槽三种不同定子结构的致热器在不同转 速下的热功率密度.分析了开槽结构的致热器槽深和槽宽变化对热功率密度的影响, 最后对开口 槽和闭口槽样机的热功率进行了测试.实验结果表明了分析的正确性. 关键词: 旋转电磁致热器;

热功率;

透入深度;

开槽;

实验 中图分类号: TM 359.

9 文献标志码: A 文章编号: 1007- 449X( 2013) 05- 0057-

06 Research on the relationship between thermal powers and structure parameters of the rotational electromagnetic heater CHEN Lei, PEI Yu- long, CHAI Feng, CHENG Shu- kang ( School of Electrical Engineering and Automation,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China) Abstract: An electromagnetic heating device,is studied,in order to analyze the design method of the thermal powers of the rotational electromagnetic heater ( REMH) . Firstly,the thermal power distribution of the REMH was analyzed,and then,being the design rule,the concept penetration depth of the stator eddy current thermal power was presented. Furthermore,the changes of penetration depth with speed were given,and the effect of penetration depth on the design of the REMH was analyzed. In order to in- crease the thermal power density of the REMH,the density of three different stator structures of closing- sloted,opening- slotted and semi opening- slotted were compared at different speeds. The effect of the var- iation of the depth and width of the slots on thermal power density in slotted structure REMHs was ana- lyzed. At last,the thermal powers of prototypes of opening and closing slot were tested. The result of ex- periment indicates the correctness of the analysis above. Key words: rotational electromagnetic heater;

thermal power;

penetration depth;

slotted;

experiment 收稿日期:

2012 -

10 -

30 基金项目: 国家自然科学基金( 51177022) ;

中国博士后科学基金( 2012M510955) 作者简介: 陈磊( 1983―) , 男, 博士, 助理研究员, 研究方向为基于电机温升与损耗逆问题的旋转式永磁机电热换能器及其控制系统;

裴宇龙( 1979―) , 男, 博士, 讲师, 硕士生导师, 研究方向为新型电磁装置的设计;

柴凤( 1973―) , 女, 博士, 教授, 博士生导师, 研究方向为永磁电机设计、 环境电磁学;

程树康( 1946―) , 男, 博士, 教授, 博士生导师, 研究方向为微特电机及其驱动控制、 环境电磁学. 通讯作者: 裴宇龙

0 引言旋转电 磁致热器, 是一种新型电磁加热装置[1 -

2 ] .它从传统电机温升与损耗的反问题出发, 将机电能量转换系统和以水为媒质的热交换系统有 机地组合在一起, 利用磁滞、 涡流和二次感应电流综 合加热水或其他流体媒质.其与电动机、 风机、 水轮 机等动力机械装置配套使用, 能实现电能、 风能、 水 能等多种清洁能源的综合利用.除此之外, 其内部 的电磁场对流体媒质会产生磁化作用, 使其物化特 性发生有益的改变 [3 -