永磁同步電機(jī)磁鋼渦流損耗模型及其衡量指標(biāo)

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1、第17卷第7期電機(jī)與控制學(xué)報(bào)Vol.17No.72013年7月ELECTＲICMACHINESANDCONTＲOLJuly2013永磁同步電機(jī)磁鋼渦流損耗模型及其衡量指標(biāo)張磊，高春俠(中國石油大學(xué)(華東)信息與控制工程學(xué)院，山東青島266580)摘要:針對(duì)高功率密度永磁同步電機(jī)在高轉(zhuǎn)速下，所存在的較為嚴(yán)重的轉(zhuǎn)子磁鋼渦流損耗及其失磁風(fēng)險(xiǎn)問題，采用渦流場(chǎng)理論及麥克斯韋方程提出一種改進(jìn)型的磁鋼渦流損耗數(shù)學(xué)模型，可以對(duì)表貼式永磁同步電機(jī)渦流損耗進(jìn)行定量分析;并根據(jù)分析結(jié)論，總結(jié)了與渦流損耗相關(guān)的關(guān)鍵影響因素，提出衡量磁鋼內(nèi)渦流損耗的技術(shù)指標(biāo)。利用該指標(biāo)

2、可以指導(dǎo)電機(jī)極槽配合、磁鋼厚度等電機(jī)設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)計(jì)。同時(shí)有限元分析結(jié)果表明，該指標(biāo)也可以用于內(nèi)置式永磁電機(jī)磁鋼渦流損耗的衡量;利用此指標(biāo)對(duì)幾種極槽配合電機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比研究，驗(yàn)證了渦流損耗指標(biāo)的有效性。關(guān)鍵詞:高功率密度;渦流損耗;麥克斯韋方程;渦流損耗指標(biāo);可靠性分析中圖分類號(hào):TM351文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1007－449X(2013)07－0046－08Eddy-currentlossmodelandindexformagnetsofpermanentmagnetsynchronousmotorsZHANGLei，GAOChun-

3、xia(CollegeofInformationandControlEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Qingdao266580，China)Abstract:Inallusiontotheproblemofdemagnetizationofmagnetsandthelargeeddy-currentlossathighspeedregionforthehighpowerdensitypermanentmagnetsynchronousmotors(PMSMs)，thepaperim-plements

4、detailedsystematicresearchonthemechanismandkeyfactorsofeddy-currentlossesinrotormagnetsofhighpower-densityPMSMs．Firstly，itestablishedquantitativemathematicmodelofeddy-cur-rentlossesforsurface-mountedPMSMbasedoneddycurrentfieldmodelandMaxwellequations．Then，anindexwasputforwar

5、dtoweighthekeyfactorsrelevanttotheeddy-currentlossesinmagnets，whichcanprovidegoodreferenceforthemotordesignofpole-slotcombination，sizeofmagnetsandotherimpor-tantparameters．Meanwhile，regularpatternandinfluentialfactorsofeddy-currentlosswereresearchedbymeanoffiniteelementanaly

6、sis(FEA)method．Comparisonswithseveraltypesofslot-polecombina-tionstructureswereproposed，whichprovestheeffectivenessoftheindex．Keywords:highpower-density;eddy-currentloss;Maxwellequations;eddy-currentlossindex;reliabil-ityanalysis收稿日期:2012－04－17基金項(xiàng)目:中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助(13CX0209

7、7A);國家自然科學(xué)基金(51207170，E070303)作者簡介:張磊(1977—)，男，博士，講師，研究方向?yàn)橛来磐诫姍C(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)及其控制技術(shù);高春俠(1977—)，女，碩士，副教授，研究方向?yàn)殡姍C(jī)驅(qū)動(dòng)與電力電子技術(shù)。通訊作者:張磊第7期張磊等:永磁同步電機(jī)磁鋼渦流損耗模型及其衡量指標(biāo)47鋼護(hù)套為不導(dǎo)電材料;0引言2)渦流場(chǎng)沿電機(jī)軸向分布規(guī)律不變;永磁同步電機(jī)具有功率密度更高，體積更小，使3)忽略定子的齒槽效應(yīng)所引起的磁阻變化;用周期長，轉(zhuǎn)子不存在附加銅耗，以及工作時(shí)效率更4)磁鋼的磁導(dǎo)率近似為空氣磁導(dǎo)率;高，維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。近年來，永

8、磁同步電機(jī)特別5)忽略鐵心的飽和效應(yīng)，沖片厚度極薄，電導(dǎo)是內(nèi)置式永磁電機(jī)，在電動(dòng)汽車等功率密度要求較率為零，磁導(dǎo)率無窮大，可認(rèn)為轉(zhuǎn)子表面為鐵磁［17］