考虑邻近效应的高速永磁无刷电机交流损耗

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1、第14卷第5期电机与控制学报Vol.14No.52010年5月ELECTRICMACHINESANDCONTROLMay2010考虑邻近效应的高速永磁无刷电机交流损耗邹继斌，江善林，梁维燕(哈尔滨工业大学电气工程与自动化学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要:为了准确计算高速永磁无刷电机绕组交流损耗，考虑导体的趋肤效应和邻近效应，分析了槽内导体的涡流损耗的影响因素，并采用2D有限元研究SPWM调制引起的电流谐波、槽口几何尺寸、导体直径和位置以及并绕根数对绕组交流损耗的影响。计算结果表明，通过合理选择槽口尺寸、导体直径、并绕根数以及载波比可以有效降低绕组的

2、交流损耗。针对永磁无刷电机绕组交流损耗难以从定子铁心损耗、转子涡流损耗以及机械损耗中准确分离的特点，采用在电机三相绕组中串入测试线圈的实验方法，验证了绕组交流损耗和SPWM载波比、导体半径以及并绕根数的关系，实验和有限元计算结果误差在5%以内。关键词:趋肤效应;邻近效应;交流损耗;高速永磁无刷电机;2D有限元中图分类号:TM351文献标志码:A文章编号:1007－449X(2010)05－0049－07AClossinahighspeedBLPMmotorconsideringproximityeffectZOUJi-bin，JIANGShan-lin

3、，LIANGWei-yan(SchoolofElectricalEngineeringandAutomation，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract:Inordertoaccuratelycalculatethewindinglossesofhighspeedbrushlesspermanentmagnet(BLPM)motor，takestheskinandproximityeffectsofconductorsintoaccountandanalysestheinflu-e

4、ncefactorofeddylossofconductorsinslot.2DfiniteelementmethodwasemployedtostudytheeffectofcurrentharmonicduetoSPWMchopping，geometryoftheslot-opening，thediameteroftheconduc-tors，andthenumberofstrandsandcarrierratio.Theanalysisshowsthatthewindingcopperlosscanbesignificantlyreducedth

5、roughtheappropriatechoiceofslot-openingshape，conductordiameter，strandsnumberandcarrierratio.Anovelexperimentisdesignedtosolvetheproblemthatwindinglossisdiffi-culttobeseparatefromstatorironloss，rotoreddylossandmechanicalloss.Threetestcoilswerecon-nectedtostatorwindingsinseries.Th

6、eexperimentverifiesthatthewindinglossisrelatedtoSPWMcarri-erratio，conductordiameterandstrandsnumberdeeply.Theerrorbetween2Dfiniteelementcalculationandexperimentalmeasurementresultsislessthan5%.Keywords:skineffect;proximityeffect;ACloss;highspeedBLPMmotor;2Dfiniteelementmethod［1］

7、机绕组的铜耗。尤其对于导体直接处在交变气0引言隙磁场中的无槽电机、功率密度比较大的有槽电机，交变电流引起的趋肤效应和邻近效应会增加电特别是电流基波频率比较高的高速电机和多极电收稿日期:2009－01－16基金项目:国家“八六三”项目(2007AA09Z214)作者简介:邹继斌(1957—)，男，教授，博士生导师，研究方向为一体化电机系统、永磁无刷电机及其驱动控制技术、测角电机系统等;江善林(1981—)，男，博士研究生，研究方向为电机综合物理场的计算及永磁无刷电机驱动控制技术等;梁维燕(1929—)，男，中国工程院院士，长期从事大电机和水轮机制造工作，

8、是我国发电工程及其设备制造领域的专家。50电机与控制学报第14卷机，趋肤效应和邻近效应引起的附