表面式永磁同步電機(jī)去磁化分析新方法

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表面式永磁同步電機(jī)去磁化分析新方法

使用鐵氧體磁鐵的表面式永磁同步電機(jī)（SPMSM）具有較小的氣隙和較長的疊片堆疊厚度，邊緣效應(yīng)對(duì)電機(jī)性能影響小，所以可用二維有限元分析法（2D FEA）分析此類電機(jī)性能。但是對(duì)于SPMSM的去磁分析，由于永磁鐵與空氣的導(dǎo)磁性近似且電樞反應(yīng)方向與磁化方向相反，所以不可忽略邊緣效應(yīng)，為此提出了新的2D FEA分析方法。

電機(jī)逆磁場(chǎng)由兩部分組成。①由永磁鐵產(chǎn)生，永磁鐵產(chǎn)生電機(jī)磁鏈，其磁場(chǎng)方向與磁化方向相反；②由電樞繞組產(chǎn)生，在去磁條件下，永磁鐵的導(dǎo)磁性與空氣的近似。假設(shè)堆疊厚度無限長，逆磁場(chǎng)強(qiáng)度為100%，在疊片堆疊厚度為最小時(shí)，由于電機(jī)邊緣效應(yīng)，逆磁場(chǎng)強(qiáng)度將會(huì)降低至83%。

傳統(tǒng)的2D FEA方法將電機(jī)模型建立在XY平面上，疊片堆疊厚度在Z軸方向上無限延長，所以此分析方法未考慮電機(jī)邊緣效應(yīng)。對(duì)電機(jī)去磁化分析而言，此模型精度差。所提出的新2D FEA方法將電機(jī)模型建立在YZ平面上，目的是考慮Z軸方向上的疊片堆疊厚度引發(fā)的邊緣效應(yīng)。

在XY平面模型分析結(jié)果基礎(chǔ)上，增加修正系數(shù)k_end來表示YZ平面上考慮邊緣效應(yīng)后的分析結(jié)果。修正系數(shù)k_end是YZ平面下無邊緣效應(yīng)電機(jī)模型去磁因子與考慮邊緣效應(yīng)的電機(jī)模型去磁因子的比值。

基于傳統(tǒng)2D FEA、新2D FEA、3D FEA和試驗(yàn)測(cè)試，對(duì)比分析SPMSM的去磁化情況，從而證明所提出的新2D FEA方法的正確性和有效性。結(jié)果表明：①傳統(tǒng)2D FEA分析結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果相差較大，是因?yàn)榍罢呶纯紤]邊緣效應(yīng)；②3D FEA分析結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)試近似；③利用修正系數(shù)得到的新2D FEA結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)試近似，這是因?yàn)榭紤]了電機(jī)實(shí)際中的邊緣效應(yīng)，從而證明了此方法的有效性。

刊名：IEEE Transactions on Magnetics（英）

刊期：2015年第99期

作者：Lee S et al

編譯：謝秀磊