永磁同步电机磁钢涡流损耗模型及其衡量指标

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1、第17卷第7期电机与控制学报Vol.17No.72013年7月ELECTＲICMACHINESANDCONTＲOLJuly2013永磁同步电机磁钢涡流损耗模型及其衡量指标张磊，高春侠(中国石油大学(华东)信息与控制工程学院，山东青岛266580)摘要:针对高功率密度永磁同步电机在高转速下，所存在的较为严重的转子磁钢涡流损耗及其失磁风险问题，采用涡流场理论及麦克斯韦方程提出一种改进型的磁钢涡流损耗数学模型，可以对表贴式永磁同步电机涡流损耗进行定量分析;并根据分析结论，总结了与涡流损耗相关的关键影响因素，提出衡量磁钢内涡流损耗的技术指标。利用该指标

2、可以指导电机极槽配合、磁钢厚度等电机设计关键参数的设计。同时有限元分析结果表明，该指标也可以用于内置式永磁电机磁钢涡流损耗的衡量;利用此指标对几种极槽配合电机结构进行了对比研究，验证了涡流损耗指标的有效性。关键词:高功率密度;涡流损耗;麦克斯韦方程;涡流损耗指标;可靠性分析中图分类号:TM351文献标志码:A文章编号: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基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金资助(13CX0209

7、7A);国家自然科学基金(51207170，E070303)作者简介:张磊(1977—)，男，博士，讲师，研究方向为永磁同步电机优化设计及其控制技术;高春侠(1977—)，女，硕士，副教授，研究方向为电机驱动与电力电子技术。通讯作者:张磊第7期张磊等:永磁同步电机磁钢涡流损耗模型及其衡量指标47钢护套为不导电材料;0引言2)涡流场沿电机轴向分布规律不变;永磁同步电机具有功率密度更高，体积更小，使3)忽略定子的齿槽效应所引起的磁阻变化;用周期长，转子不存在附加铜耗，以及工作时效率更4)磁钢的磁导率近似为空气磁导率;高，维护费用低等优点。近年来，永

8、磁同步电机特别5)忽略铁心的饱和效应，冲片厚度极薄，电导是内置式永磁电机，在电动汽车等功率密度要求较率为零，磁导率无穷大，可认为转子表面为铁磁［17］