永磁体涡流损耗的有限元计算及影响因素分析.pdf

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1、《电气开关》(2013．No．4)69文章编号：1004—289X(2013)04—0069—05永磁体涡流损耗的有限元计算及影响因素分析王大力(沈阳新杉电子工程有限公司，辽宁沈阳110016)摘要：根据有限元方法，在一个单元电机周期内设计150个时间子步长进行精确计算，求出一对极永磁体每一子步的涡流损耗，然后求出永磁体涡流总损耗。并利用有限元软件分析了槽口尺寸、极弧因数和不同极槽配合对永磁体涡流损耗的影响。分析可知槽口尺寸、极弧因数对永磁体涡流损耗影响很大；含有偶次空间谐波的40极42槽、40极45槽永磁体涡流

2、损耗相对较大。关键词：永磁同步电机；永磁体涡流损耗；有限元方法中图分类号：TM56文献标识码：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引言只考虑定子绕组电流的轴向分量并假设永磁材料的磁导率和电导率各向同性的前提下利用二维场对涡流损在低速永磁电机中，永磁体的涡流损耗通常很小，耗进行计算。因此在设计时常

6、被忽略不计。但实际上，由于低速电机大多采用分数槽绕组或集中绕组，由此所带来的齿依据经验确定永磁体的主要参数如表1所示。槽效应、绕组磁动势的非正弦分布一级绕组中的谐波表1永磁体的主要参数电流产生的谐波磁动势会在永磁体内产生涡流损耗。如果在电机的功率密度要求较高从而造成散热困难情况下，永磁体的温度会伴随着永磁体的涡流损耗而升高，进而造成退磁j。因此，在伴随着永磁电机的应用范围的扩大，永磁体涡流损耗问题日益引起研究人员的关注J。以各主要参数如表2所示的100kW永磁风力发电机为例来进行研究。该电机采用分数槽绕组，因而2

7、永磁体内涡流损耗的计算磁场分布将沿电机圆周方向呈现出周期性变化，于是应用Ansofi有限元软件，在忽略电机的端部效应，选取的计算区域为一个单元电机范围。为了计算出较70《电气开关》(2013．No．4)为精确的涡流损耗，计划把一个周期分解为150个时≥间子步进行瞬态分析，先求出单一子步的涡流损耗值，辎将这些值取平均数，结果就是一对极的永磁体的涡流媛赆蛙损耗，再乘以极对数便可得出总的涡流损耗。掇表2永磁风力发电机主要结构参数电机参数数据02040608O10012Ot／s额定功率／kw额定电压／V图3空载状态下PM

8、的涡流损耗随时问的变化曲线额定转速Jr·min所求出的一个周期内PM。和PM的涡流损耗平电机相数栅3加均值分别为1．75W和1．71w，于是可得出该对极的涡电机极对数流损耗平均值为3．46W，因而可得空载状态下总涡流定子槽数损耗为69．2W。2．2负载永磁体涡流损耗的有限元计算2．1空载永磁体涡流损耗的有限元计算永磁体在负载状态下的涡流损耗约等于转子永磁利用有限元软件针对