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1、《電氣開關(guān)》(2013．No．4)69文章編號：1004—289X(2013)04—0069—05永磁體渦流損耗的有限元計(jì)算及影響因素分析王大力(沈陽新杉電子工程有限公司，遼寧沈陽110016)摘要：根據(jù)有限元方法，在一個(gè)單元電機(jī)周期內(nèi)設(shè)計(jì)150個(gè)時(shí)間子步長進(jìn)行精確計(jì)算，求出一對極永磁體每一子步的渦流損耗，然后求出永磁體渦流總損耗。并利用有限元軟件分析了槽口尺寸、極弧因數(shù)和不同極槽配合對永磁體渦流損耗的影響。分析可知槽口尺寸、極弧因數(shù)對永磁體渦流損耗影響很大；含有偶次空間諧波的40極42槽、40極45槽永磁體渦流
2、損耗相對較大。關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)；永磁體渦流損耗；有限元方法中圖分類號：TM56文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：BFiniteElementCalculationforEddyCurrentLossinPMSMandAnalysisofInfluencingFactorsonEddyCurrentLossWangDa—li(ShenyangSiashineElectronicEngineeringLimitedLiabilityCompany，Shenyangl10016，China)Abstract：Accordingtothe
3、finiteelementmethod，acycleshouldbedividedinto150timestepsforaccuratecalcula—tion．Aftergainingtheeddycurrentlossesofapairofpermanentmagnetpole，thetotallossesofthepermanentmagneteddycurrentcanbeeventuallyobtained．Byusingthefiniteelementanalysissoftware，slotopen
4、ingsize，pole—arccoefi·cientandtheeffectofdifferentcombinationsofpoleslotonthepermanentmagneteddycurrentlossesareanalyzed．Fromtheanalysis，itcanbeconcludedthatslotopeningsize，pole—arccoeficienthavegreatimpactoneddycurentlossesandthepermanenteddycurrentlossesof4
5、0pole42slot，40pole45slot，whichincludeevenordersofspaceharmonics，arerelativelylarge．Keywords：permanentmagnetsynchronousmotor；permanentmagneteddycurentloss；finiteelementanalysis1引言只考慮定子繞組電流的軸向分量并假設(shè)永磁材料的磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率各向同性的前提下利用二維場對渦流損在低速永磁電機(jī)中，永磁體的渦流損耗通常很小，耗進(jìn)行計(jì)算。因此在設(shè)計(jì)時(shí)常
6、被忽略不計(jì)。但實(shí)際上，由于低速電機(jī)大多采用分?jǐn)?shù)槽繞組或集中繞組，由此所帶來的齒依據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定永磁體的主要參數(shù)如表1所示。槽效應(yīng)、繞組磁動(dòng)勢的非正弦分布一級繞組中的諧波表1永磁體的主要參數(shù)電流產(chǎn)生的諧波磁動(dòng)勢會(huì)在永磁體內(nèi)產(chǎn)生渦流損耗。如果在電機(jī)的功率密度要求較高從而造成散熱困難情況下，永磁體的溫度會(huì)伴隨著永磁體的渦流損耗而升高，進(jìn)而造成退磁j。因此，在伴隨著永磁電機(jī)的應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，永磁體渦流損耗問題日益引起研究人員的關(guān)注J。以各主要參數(shù)如表2所示的100kW永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)為例來進(jìn)行研究。該電機(jī)采用分?jǐn)?shù)槽繞組，因而2
7、永磁體內(nèi)渦流損耗的計(jì)算磁場分布將沿電機(jī)圓周方向呈現(xiàn)出周期性變化，于是應(yīng)用Ansofi有限元軟件，在忽略電機(jī)的端部效應(yīng)，選取的計(jì)算區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)單元電機(jī)范圍。為了計(jì)算出較70《電氣開關(guān)》(2013．No．4)為精確的渦流損耗，計(jì)劃把一個(gè)周期分解為150個(gè)時(shí)≥間子步進(jìn)行瞬態(tài)分析，先求出單一子步的渦流損耗值，輜將這些值取平均數(shù)，結(jié)果就是一對極的永磁體的渦流媛贐蛙損耗，再乘以極對數(shù)便可得出總的渦流損耗。掇表2永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)電機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)02040608O10012Ot／s額定功率／kw額定電壓／V圖3空載狀態(tài)下PM
8、的渦流損耗隨時(shí)問的變化曲線額定轉(zhuǎn)速Jr·min所求出的一個(gè)周期內(nèi)PM。和PM的渦流損耗平電機(jī)相數(shù)柵3加均值分別為1．75W和1．71w，于是可得出該對極的渦電機(jī)極對數(shù)流損耗平均值為3．46W，因而可得空載狀態(tài)下總渦流定子槽數(shù)損耗為69．2W。2．2負(fù)載永磁體渦流損耗的有限元計(jì)算2．1空載永磁體渦流損耗的有限元計(jì)算永磁體在負(fù)載狀態(tài)下的渦流損耗約等于轉(zhuǎn)子永磁利用有限元軟件針對
