永磁同步电机永磁体涡流损耗计算与研究解读

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电机定转子铁耗、铜耗以及永磁体涡流损耗-概述说明以及解释

电机定转子铁耗、铜耗以及永磁体涡流损耗-概述说明以及解释1.引言1.1 概述:电机定转子铁耗、铜耗以及永磁体涡流损耗在电机运行中扮演着重要的角色。

这些损耗是电机运转过程中不可避免的，在一定程度上影响着电机的效率和性能。

电机定转子铁耗指的是电机铁芯在磁场变化中产生的磁滞损耗和涡流损耗，铜耗则是指电机中导电线圈内通电产生的电阻损耗，而永磁体涡流损耗则是永磁体在磁场中运转时产生的涡流损耗。

本文将重点探讨电机定转子铁耗、铜耗以及永磁体涡流损耗对电机性能的影响及其优化方法，为电机设计和运行提供理论指导和技术支持。

通过深入研究这些损耗机制，可以更好地理解电机能量转换过程中的能耗和效率问题，为推动电机技术的发展和提升电机性能做出贡献。

1.2 文章结构:本文将分为三个部分来探讨电机定转子铁耗、铜耗以及永磁体涡流损耗。

在第一部分引言中，将概述本文内容，介绍文章结构以及明确研究目的。

接下来的第二部分将详细讨论电机定转子铁耗、铜耗和永磁体涡流损耗的相关信息，分别进行深入分析。

最后在结论部分，将总结本文的主要观点，分析影响这些损耗的因素，并展望未来在减少电机损耗方面的研究方向。

通过这样的结构安排，我们希望能够全面、系统地探讨电机损耗问题，为相关领域的研究和实践提供一定的参考。

1.3 目的本文的目的是通过深入探讨电机定转子铁耗、铜耗以及永磁体涡流损耗的相关知识，揭示它们在电机运行中的重要性和影响因素。

通过对这些损耗的分析，我们可以更好地理解电机的运行机理，优化设计方案，提高电机的效率和性能。

同时，本文也旨在为相关领域的研究者和工程师提供有益的参考和指导，促进电机技术领域的发展和创新。

2.正文2.1 电机定转子铁耗电机定转子铁耗是电机运行过程中不可避免的损失，它主要包括磁滞损耗和涡流损耗两部分。

磁滞损耗是由于磁场的磁化和去磁过程中原子、分子在磁场中的定向运动导致的能量损耗，而涡流损耗则是由于磁场的变化引起导体中感应出的电流产生的能量损耗。

高速永磁电机转子涡流损耗分析

• 28•永磁体在高速旋转下，难以承受巨大的离心力，必须对永磁体采取保护措施，目前最常用的两种保护措施是碳纤维捆扎永磁体和永磁体外加合金保护套，同时保护措施又会增加空间和时间谐波在转子中的涡流损耗，给高速永磁电机散热带来较大的困难，造成电机转子温升过高、永磁体发生不可逆退磁的后果，针对以上问题，本文基于一台高速永磁电机，把保护套分为两层，设计了5种方案，采用2D时步有限元法进行了比较与分析，并研究了铜屏蔽层厚度对两种保护措施下转子涡流损耗的影响。

1 引言高速电机具有效率高、功率密度大、体积小、特别是可以省去增速箱等诸多优点，已经成为近年来的国内外研究热点，国外对高速电机的研究较早，功率范围已经到达几兆瓦甚至几十兆瓦，我国对高速电机的研究大都停留在几十千瓦以下的小功率阶段（周凤争，高速永磁无刷直流电机转子涡流损耗的研究：浙江大学，2008；周凤争，沈建新，王凯，转子结构对高速无刷电机转子涡流损耗的影响：浙江大学学报:工学版，2008；周凤争，田占元，祝长生，等.飞轮储能用高速永磁电机转子的涡流损耗：浙江大学学报:工学版，2011）。

永磁电机采用烧结钕铁硼永磁材料，在高速旋转情况下，永磁体难以承受巨大离心力，必须对永磁体采取保护措施，目前最常用的保护措施一种是采用碳纤维绑扎永磁体，另外一种是在永磁体外面加一高强度非导磁合金保护套（Sh-uangxia Niu，S.L.Ho，W.N.Fu，et al.Eddy current reduction in high-speed machines and eddy current loss analysis with multislice time-stepping finite-element method：IEEE Trans-actions on Magnetics，2012；Etemadrezaei M，Wolmarans J J，Polinder H，et al.Precise calculation and optimization of rotor eddy cur-rent losses in high speed permanent magnet ma-chine：International Conference on Electrical Machines，2012；沈建新，郝鹤，袁承，高速永磁无刷电机转子护套周向开槽的有限元高速永磁电机转子涡流损耗分析杜光辉西安中车永电捷力风能有限公司中车永济电机有限公司黄娜西安工分析：中国电机工程学报，2012）。

永磁同步电机永磁体涡流损耗计算与研究

密级：内部高速电主轴永磁同步电机永磁体涡流损耗计算研究The calculation and analysis ofhigh-speed spindle permanent magnet motor eddy current losses in the permanent magnet学院：电气工程学院专业班级：电气工程及其自动化0903班学号：学生姓名：指导教师：（副教授）2013 年 6 月摘要永磁同步电机是由永磁体建立励磁磁场的同步电机，电机结构较为简单，降低了加工和装配费用，提高了电机运行的可靠性；又因无需励磁电流，省去了励磁损耗，提高了电机的效率和功率密度。

当外磁场发生变化时，永磁体就会产生涡流导致发热。

因此，很有必要对转子永磁体内的涡流进行计算和分析，并采取相应的解决办法。

本文主要运用了有限元软件对高速电主轴永磁电机永磁体的涡流损耗进行分析，以得到永磁体涡流损耗的大小和分布规律，并研究永磁体涡流损耗的影响因素，从而为减小永磁体涡流损耗提供依据。

首先建立高速电主轴永磁电机有限元模型，对模型进行激励源加载和剖分，为涡流损耗的分析奠定基础；然后采用上述模型，计算得到永磁体内涡流损耗的大小和分布；分析正弦波供电和变频器供电下永磁体涡流损耗的特点；最后着重研究不同极槽数、转子磁路结构对永磁体涡流损耗的影响，提出减小涡流损耗的措施，为提高电机性能奠定基础。

针对永磁同步电机自身的特点，通过二维电磁场有限元方法分别求解了空载时和负载时电机永磁体内的涡流。

采用了瞬态分析，根据瞬态计算出的数据绘出了涡流损耗波形，并得出永磁体内的涡流损耗分布图。

最后通过分析波形得出了影响永磁体内涡流的因素以及应采取的措施。

关键词：永磁同步电机；永磁体；涡流损耗；有限元法IAbstractBecause of the magnetic field which is built by permanent magnet, permanent magnet synchronous motor (PMSM) has simplified structure and low cost for its machining and installation. Besides, the operational reliability has also been improved. Benefiting from the absence of the exciting current and the excitation loss, the efficiency and the power density have increased.. The eddy current induced in permanent magnet often lead to heat when the external magnetic field is time-varying. So it is necessary to calculate and analyze the eddy current in rotor and to find solutions.The paper mainly uses the finite element analysis software to analyze high-speed spindle permanent magnet motor eddy current losses in the permanent magnet , so that to get the value and distribution of it. The same time it can study the factors of eddy current loss in the permanent magnet , so as to provide the basis for reducing the eddy current loss.Firstly, finite element model of the high-speed spindle permanent magnet motor is founded , and the model would be load the excitation source and split , all are laying the foundation for the analysis of eddy current loss ; Then using the above model ,to calculate the value and distribution of eddy current loss in the permanent magnet; characteristics of eddy current loss the permanent magnet under the sine wave power and inverter power is analyzed later; finally focusing on different poles number of slots, the structure of rotor magnetic circuit affect the eddy current loss in the permanent magnet , and take the measures to reduce eddy current loss , to lay the foundation for improving motor performance.Based on the actual structure of disc type permanent magnet synchronous machines, the magnet field of the machine and the eddy current in the rotor are solved by two-dimensional finite element method (FEM). The calculation is carried out under the condition of load and no-load, respectively. It includes the eddy current caused by the teeth of the stator and the different eddy currents under different running speed conditions. After solution, the magnetic vector potential waveformsIIand the eddy current waveforms are drawn according to the result data, and distribution figures of the eddy current losses are also obtained. Some influencing factors on the eddy current in the permanent magnet are concluded. Some effective measures are taken according to the analysis of the waveforms.Keywords: permanent magnet motor；permanent magnets；eddy current loss；finite element methodIII目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1高速电主轴永磁同步电机国内外发展状况 (1)1.2 永磁体涡流损耗的研究现状 (3)1.3 本课题研究意义及内容 (5)1.3.1 本课题研究的意义 (5)1.3.2 本课题研究的内容 (5)第2章永磁电机转子永磁体内的瞬态场及其分析方法 (7)2.1 电机电磁场的基本理论依据 (7)2.1.1 电机电磁场的数理基础 (7)2.1.2 边界条件的类型及处理方法 (8)2.2 二维瞬态场分析的特点及其数学模型的建立 (9)2.3 高速永磁同步电机永磁体内瞬态场的求解 (12)2.3.1 求解电机电磁场问题的数学方法 (12)2.3.2 分析涡流场的具体方法 (14)第3章高速永磁同步电机永磁体内涡流损耗的计算分析 (15)3.1 永磁体涡流损耗的有限元计算分析 (15)3.1.1 转子内永磁体涡流损耗的计算 (16)3.1.2 空载情况下永磁体涡流损耗的计算与分析 (16)3.1.3 负载情况下永磁体涡流损耗的计算与分析 (19)3.1.4 不同极槽配合永磁体涡流损耗对比分析 (21)3.2 本章小结 (23)第4章分析永磁体涡流损耗对永磁电机性能影响 (25)4.1 永磁体涡流损耗的影响因素 (25)4.2 减小永磁体涡流损耗的措施 (27)第5章总结 (29)参考文献 (31)致谢 (34)I第1章绪论1.1高速电主轴永磁同步电机国内外发展状况永磁电机具有节能高效、结构简单等一系列优点，在当今世界能源短缺的情况下，备受国内外专家学者和业内人士的普遍关注，是电机行业发展中的热点话题，其应用领域也正在不断地扩展。

100kW 永磁风力发电机设计及永磁体涡流损耗计算分析

100kW 永磁风力发电机设计及永磁体涡流损耗计算分析直驱式永磁风力发电机具有质量轻、效率高、噪声小、维修成本低和运行可靠等优点,在风电市场中正占有越来越大的份额。

提高作为核心部分的风力发电机设计技术成为科研人员面临的重大任务。

同时传统永磁电机设计中对转子的散热考虑较少,这加剧了永磁体退磁的可能性。

因此论文对永磁体内的涡流损耗有较深入的分析。

论文的主要内容包括：第一,分析了产生永磁体涡流损耗的原因,推导了带极靴表面式结构电机的气隙比磁导解析表达式。

在谐波理论基础上结合有限元计算结果分析了定子磁动势空间谐波的含量。

总结了计算永磁体涡流损耗的具体方法。

最后运用有限元计算总结了槽口尺寸、气隙长度、极弧因数、电流波形畸变率和不同极槽配合对永磁体涡流损耗的影响,得出：槽口尺寸、气隙长度、极弧因数、电流波形畸变率和不同极槽配合对永磁体涡流损耗的影响都很大,其中电流波形畸变率对永磁体涡流损耗影响最大；对于40极42槽、40极45槽和40极48槽三种极槽配合,由于40极42槽、40极45槽偶次空间谐波的作用永磁体涡流损耗相对较大。

第二,设计了一台额定功率为100kW、额定转速为100r/min、效率为94%的径向磁通永磁同步风力发电机。

首先对不同极槽配合方案进行对比分析,确定40极45槽为综合性能最优的极槽配合。

然后结合电磁场计算,分析了主要尺寸比对有效材料使用量的影响,得出：有效材料使用量随主要尺寸比的增加而增加,当主要尺寸比λ不小于6.16时有效材料用量增加的幅度较大；分析了永磁体尺寸对电抗参数、空载电动势、固有电压调整率及齿槽转矩的影响,对确定尺寸进行电机三相突然短路仿真,发现永磁体未发生不可逆退磁；分析了槽高与槽宽比对定子铜耗和铁耗分布的影响,得出：当保证槽面积不变,改变槽高与槽宽比时,铁耗随槽高与槽宽比的变化曲线会出现一个拐点使铁耗不再减小。

最后通过电磁场计算及实验验证了设计的合理性。

浅谈高速永磁同步电机的涡流损耗

125中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2020.03 （上）1 涡流损耗的概念所谓涡流损耗，一般来讲就是导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，导体内产生的电流导致的能量损耗。

在永磁同步电机中，由于转子与定子磁场同步旋转，常忽略转子的涡流损耗。

实际上，定子齿槽效应，绕组磁动势的非正选分布和绕组中的谐波电流所产生的谐波磁动势也会在转子永磁体、转子呃中引起涡流损耗，本文重点讨论转子永磁体上所产生的涡流损耗。

2 涡流损耗产生的理论分析在永磁同步电机中所含的磁场一般由三部分组成，即电枢绕组所产生合成磁动势，永磁体所产生的永磁磁场和气息中由电枢绕组和永磁体所产生的合成磁场。

考虑节距，分布和斜槽因数后，假设每项绕组有效砸数为，则每极下各项磁动势关于空间角位置θ的关系为：定子合成磁动势为各项磁动势之和，将上式叠加整理可得：（1）由式（1）可得，当时间0t=时，，当时间1t t =时，，把这两个磁动势波画出来比较可见磁动势的幅值没有变，只是F S1比F S2向前推进了一个角度β，，随着β角的增大，磁动势波布段的移动，所以s F 时一个恒幅，正选分布的一个正向行波，由于定子内腔为圆柱形，所以s F 实质上是一个沿浅谈高速永磁同步电机的涡流损耗苏兴彪1，贺方志2 （1.曲阜师范大学；2.山东港口日照港集装箱发展有限公司，山东日照 276800）摘要：电机是一种能量转化的装置，电动机是把电能转化为机械能的装置，发电机就是把机械能转化为电能的装置。

然而，在每种转化过程种，都会有一定的损耗。

电机在运行过程中产生的损耗大致可以分为铁损、铜损、涡流损耗。

随着新能源汽车的发展以及新型永磁材料和电力电子技术的发展，对永磁电机的要求越来越高，低损耗、高功率的电机设计成了每个电机设计者的追求，本文主要内容为槽极配合减小涡流损耗。

关键词：永磁；电机；涡流损耗中图分类号：TM341 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2020）03（上）-0125-02着气息圆周连续推移的旋转磁动势波，sF 的推移速度，可从波上任意一点的推移速度来确定，对于幅值这一点，其振幅恒为，式（1）中（2）把上式求导，可以求出幅值的推移角速度（3）式（3）表明磁动势推进的角速度和交流电电流的角频率相等，由于一转等于p·2pi 的点弧度，所以用转速表示旋转磁动势的转速n应为即恰好等于同步转速。

永磁同步电机永磁体涡流损耗快速计算方法研究

永磁同步电机永磁体涡流损耗快速计算方法探究在永磁同步电机中，永磁体涡流损耗是影响机器效率和寿命的重要因素之一。

为了快速准确地计算永磁体涡流损耗，本文提出了一种基于模态分析和有限元法的计算方法。

起首通过模态分析，成功地将永磁体涡流损耗问题转化为电磁场分析问题，并利用有限元法求解。

通过对不同永磁体结构的计算分析，可以得到永磁体涡流损耗与永磁体厚度、永磁体间隙、永磁体长度等因素的干系规律。

最后，基于上述探究，提出了一种好用的永磁体涡流损耗计算模型。

关键词：永磁同步电机；永磁体涡流损耗；模态分析；有限元法；计算模型AbstractIn the Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM), Permanent Magnet (PM) eddy current loss is one of the important factors affecting machine efficiency and life. In order to calculate the PM eddy current loss accurately and quickly, this paper proposes a calculation method based on modal analysis and finite element method. Firstly, the PM eddy current lossproblem is successfully transformed into an electromagnetic field analysis problem through modal analysis, and solved by the finite element method. By analyzing the calculation of different PM structures, the relationship between the PM eddy current loss and factors such as PM thickness, PM gap, and PM lengthcan be obtained. Finally, based on the above research, a practical PM eddy current loss calculation model is proposed.Keywords: Permanent Magnet Synchronous Motor; Permanent Magnet Eddy Current Loss; Modal Analysis; Finite Element Method; Calculation Model1. 引言永磁同步电机由于其高效、低噪音、低震动等优点，在工业和民用领域得到了广泛应用。

永磁同步电机永磁体涡流损耗的二维有限元估算

磁。在电机设计时考虑永磁体的温升十分重要。本文采用二维有限元方法来估算三维条件下的永磁体涡流损耗，并提出一种估算的方法。以普瑞斯０４电动汽车电机为例，仿真结果表明此方法实
用有效。
关键词：涡流损耗；二维有限元；永磁体；几何尺寸比
耗，这样，就可以很方便地用较少的计算资源得到较
比电机的总损耗不大，但是转子的散热条件本身较差，而且有些电机的永磁体外部包有一层保护层，加剧了永磁体的散热问题，而钕铁硼永磁体的最大允许工作温度一般都比较低，过热时会退磁，文献［４］中就存在一个实例。永磁体的温升问题是永磁同步
第３３卷第１期
２０１４年１月
电工电能新技术
ＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｎｅｒｇｙ
Ｖｏ１．３３．Ｎｏ．１
第１期
梁斯庄，等：永磁同步电机永磁体涡流损耗的二维有限元估算
５７
磁体涡流损耗的二维与三维有限元仿真结果之间的关系鲜有深入研究。如果能够找到这个关系，就有可
永磁同步电机（ＰＭＳＭ）的转子与定子磁场同步旋转，但是定子电流的时间谐波、定子磁动势的空间谐波以及定子齿槽造成的磁导变化均会在转子中引

永磁体涡流损耗的分析

第４８卷第６期
２０１５矩
Ｖｏ１．４８．Ｎｏ．６
６月
Ｊｕｎ．２０１５
永磁体涡流损耗的分析
陈丽香，王雪斌，李
摘
敏
（沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心，沈阳１１０８７０）要：表面式永磁电机永磁体直接与气隙接触，变频供电时产生的较大含量谐波将在永磁体内产生一定的涡流损
Ｓｈｅｎｙ ห้องสมุดไป่ตู้ ｎｇ１１０８７０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅ—ｍｏｕｎｔｅｄｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｍｏｔｏｒ，ｔｈｅｐｅｍａｒｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓａｒｅｅｘｐｏｓｅｄｉｎｔｈｅａｉｒｇａｐ，ｔｈｅｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｈａｍｏｒｎｉｃｓｃａｕｓｅｄｂｙＳＰＷＭｉｎｖｅｒｔｅｒｓｕｐｐｌｙｗｉｌｌｌｅａｄｔｏｅｄｄｙｃｕｒｒｅｎｔｌｏｓｓｉｎｔｈｅＰＭｓ，ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｐｏｏｒｃｏｏｌｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｏｔｏｒ，ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆＰＭｓｗｉｌｌｂｅｖｅｒｙ

《电机与控制学报》表贴式永磁同步电机转子涡流损耗解析计算

第13卷第1期2009年1月电机与控制学报ELE CTR IC M ACH I NE S AND CONTRO LVo l 113N o 11Jan.2009表贴式永磁同步电机转子涡流损耗解析计算徐永向, 胡建辉, 邹继斌(哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001)摘要:针对谐波电流引起的转子涡流损耗在某些表贴式永磁同步电机中可能会引起很高的温升的问题,研究了一种永磁同步电机转子涡流损耗的解析计算方法,该方法考虑了转子电枢反应和电机有限长的影响。

在二维直角坐标系下,建立电磁场方程,通过对电磁场方程的解析求解得到转子涡流损耗的解析表达式。

通过一个端部系数来等效电机有限长的影响。

针对转子涡流损耗测量困难的问题,采用了一种能准确分离出转子涡流损耗的间接测量方法。

实验结果表明所提出的解析计算方法可行。

关键词:表贴式永磁同步电机;涡流损耗;解析计算;谐波电流中图分类号:TM 351文献标识码:A文章编号:1007-449X (2009)01-0063-04Analytical calcul ation of rot or eddy current losses ofs urface -mounted P M S MXU Yong -x iang , HU Jian -hu,i ZOU J-i b i n(Schoo l o f E lectr ica l Eng i neer i ng and A utoma ti on ,H a rbin Institute o f T echno l ogy ,H arbi n 150001,Ch i na)Abst ract :Rotor eddy current losses induced by the har monic currents m ay be sign ificant i n so m e k i n ds o f per m anent m agnet synchronous m ach i n es (P M S M ),w hich m ay cause over hea t and l e ad to failure .This paper presents an ana l y tica lm et h od for calcu lati n g the eddy current losses ,taking t h e i n fluence o f the ro -to r eddy current reaction and t h e fi n ite ax ial length of the r o tor i n to consi d eration .The analytica l expres -si o n for the roto r eddy current l o sses w as derived fro m the e lectro m agneti c equati o n i n rectangu lar coord-i nate syste m.An end coeffic i e n t i n so lid -r o tor i n ducti o n m otors w as used to account for the i n fl u ence o f the fi n ite length o fm agnets .Because itw as d ifficu lt to directly m easure the rotor eddy curren t losses ,an in -d irectm ethod w as adopted to m easure the losses .Experi m enta l results sho w that the proposed ana l y tica l calculati o n m e t h od is feasi b le .K ey w ords :surface -m ounted P M S M;eddy current losses ;analytical calcu lati o n ;har m on ic current收稿日期:2008-05-01基金项目:中国博士后科学基金资助项目(20060400817);哈尔滨工业大学优秀青年教师培养计划资助项目(H I TQN J S .2007.020);/八六三0计划资助项目(2007AA09Z214)作者简介:徐永向(1977-),男,博士,副教授,研究方向为永磁电机设计与控制;胡建辉(1775-),男,博士,讲师,研究方向为无刷直流电机与控制;邹继斌(1957-),男,博士,教授,博士生导师,研究方向为一体化电机。

高速永磁电机转子涡流损耗解析计算

微电机MICROMOTORSVoo.53. No. 11Noe.2020第53卷第11期2020年 11月高速永磁电机转子涡流损耗解析计算徐广人，万德鑫，张超，王晓宇（沈阳工业大学国永磁电机工程技术研究中心，沈阳110870）摘要：高速永磁同步电机采用变频器供电含有大量谐波、频率高等特点导致转子涡流损耗升高，从而使电机温度上升，给，电机效率、永磁体性能等％针表永磁电机，子涡流损耗的解析计算，该方法在极坐标系下建立型，气隙、护套、永磁体等子域，并为了提型的计算精度，考虑了涡流反应影响和定子的开槽效应。

以一台15 kW 表贴式高速永磁电机为例，采用正弦波供电和PWM 供电两种供电方式，分析气隙、宽度以及护套子涡流损耗的％将析法的计算结果和有限元法结果进行比较，验证解析方法的性。

关键词：表永磁电机；转子涡流损耗；解析法；有限元中图分类号：TM351 文献标志码：A文章编号：1001-6848（2020）11-0025-06Analytical Calculation of Eddy Current Loss is High-speen PermaneetMagnet MotorXUGuangten ， WANDexcn ， ZHANGChao ， WANGXcaoyu( NarnonaeEngnn e inng Reieaith CenreiBoiREPM EeetrintaeMathnne ， Shenyang UnneeiinryoBTethnoeogy ，Shenyang 110870， Chnna )Abstract : High speed permanent mdgne machines uses frequency conveaee to suppO powee ，which contains aoatgenumbetolhatmonccsand hcgh ltequencU ， oeadcngtothecncteaseoltototeddUcu t entoo s ， whcch makes themotottempetatutetcse ， btcngsdc l ccuotcestoheatdc s cpatcon ， and a l ectsthemotote l cccencU ， petmanentmagnetpetlotmanceand othetcndccatots.Fotsutlace-mounted hcgh-speed petmanentmagnetmotots ， theana- otccaocaocuoatcon oltototeddUcu t entoo s wasdetceed.Thcsmethod estabocshed thepo- oatcootdcnatesUstem ， conscdetcngtheactgap oength ， sheath ， petmanentmagnetand othetsubdomacns ， and cn otdettocmptoeethecaocuoatcon accutacUolthemodeo.ThecnlouenceoleddUcu t entteactcon and thesoo t cngeffeci of the statoe were consigered. Taking a 15kW meter mounted high speed permanent maenel eectac mo-totasan exampoe ， thecnlouenGeolactgap oength ， sootopencngwcdth and sheath matetcaoon tototeddyGu t ent oo s wasanaoyeed byuscngscnewaeepowetsuppoyand PWM powetsuppoy.ThetesuotsolanaoytcaomethodweteGompated wcth thoseollcncteeoementmethod toeetclytheaGGutaGyolanaoytcaomethod.Key wordt : sutlaGehcgh-speed petmanentmotot ； tototeddyGu t entoo s ； anaoytcaoGaouoatcon ； FEMo 引言电机具独特优点：的密度、效率高；电机体积小于电机，可以效的节节省空间；电机的量，应；可与负载直接相连，减系提高系效率[1]%基于电机收稿日期：2020 09—23作者简介：（1995）,男，硕士研究生，研究方向为电机及其控制。

永磁体涡流损耗与永磁同步电机温度场研究

应闭２０１５，４２（５）
永磁体涡流损耗与永磁同步电机温度场研究术
魏雪环，兰志勇，谢先铭，廖克亮，李虎如，陈麟红（湘潭大学信息工程学院，湖南湘潭４１１１０５）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｔｒｅｎｄｓｆｏｒｔｈｅｍｏｔｏｒｉｎｄｕｓｔｒｙ，ＰＭＳＭｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄ，ａｎｄｔｈｅｍｏｔｏｒｕｎｉｔｃａｐａｃｉｔｙ
确定的；永磁电机永磁材料的性能受温度变化的
影响，过高的温升会使永磁体材料出现退磁现象，
严重影响电机运行的稳定性 ¨ ｊ。电机温度场的计算尤为重要。目前，对于电机温度场的分析绝大多数都仅限于对电机绕组损耗、定子损耗进行分析计算，忽略了永磁体涡流损耗对电机温度场的影响，如文献［２］虽然对永磁体涡流损耗进行了分析，但并没有分析永磁体涡流损耗对电机温
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＸｉａｎｇｔａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｎｇｔａｎ４１１１０５，Ｃｈｉｎａ）
０引言

永磁体分割降低永磁电机涡流损耗的分析和应用

永磁体分割降低永磁电机涡流损耗的分析和应用苏赞，谢光明(上海ABB动力传动有限公司，上海201613)摘要：永磁体分割可有效降低表贴式永磁同步电机(SPMSM)永磁体涡流损耗,且对电机性能影响最小。

分析了永磁体轴向分割和圆周向分割与永磁体涡流损耗的关系，推导了SPMSM永磁体涡流损耗解析解。

影响永磁体涡流损耗的因素，包括气隙磁密、齿谐波频率(转速和槽数)、齿距、永磁体电阻率和永磁体磁导率。

分析可知,永磁体圆周向分割对降低永磁体涡流损耗作用，了解析解的准确性。

关键词：表贴式永磁同步电机；永磁体涡流损耗；分割式永磁体；解析推导中图分类号：TM301.4文献标志码：0文章编号：1673-6540(2021)04-0071-06doi：10.12177/emca.2020.210Analysis and Application of Permanent Magnet Segmentation to Reduce Eddy Current Loss of Permanent Magnet MotorSU Yun,XIE Guangming(Shanghai ABB Power Transmission Co.,Ltd.,Shanghai201613,China)Abstrace:Segmented permanent magnet(PM)can effectively reduca the eddy current loss of surfaca permanent magnet synchronous motoe(SPMSM)with minimum performance impact.The relationship between axially and circumferentially seemented PM and the eddy current loss it analyzed.The analytical solution of PM eddy current loss oFSPMSM msdeemeed.The actoesthataecttheeddycu e e ntyo s oFPMsmncyudeamegap yuidensmty,tooth haemonmc frequency( speed and slot number) ,pitch,PM resistivity,PM permeability,etc.The analysis shows that circumferentially seemented PM plays main role tx)reducc PM eddy current loss.The accuracy of thm analysis result is verified.Key words:surface permanent magnet synchronous motor(SPMSM)；permanent magnet eddy cerrent loss；segmented permanent magnet；analytssai derivation0引言由于转子与基波气隙磁场同步旋转，永磁同步电机(PMSM)通常为具有可的转子损耗。

直驱式分数槽集中绕组永磁同步风力发电机永磁体涡流损耗解析计算_沈世林

为使电机获得较大的绕组系数分数槽集中绕组单元电机的定子槽数 Z0 为奇数，Z0 与永磁转子极对数 p0 之间满足[14] （1） Z 0 2 p0 1 若定子槽数 Z0 为偶数，Z0 与 p0 之间满足
Z 0 2 p0 2
（2）
永磁磁动势产生涡流损耗原理计算永磁磁动势产生的气隙磁场时，将永磁体等效成具有恒定内磁导的磁动势源。永磁体在气隙处仅会产生 =(2k－1)（k=1, 2, …）次的空间磁动势，该磁动势与转子同步运动，线速度为 R p 。永磁谐波磁动势作用于磁路建立相应的永磁气隙磁场，磁路总磁导由气隙磁导、永磁体内磁导和槽内磁导组成。图 1 所示磁路的总比磁导 λδ 的傅里叶级数表达式为[15]
10
直驱式分数槽集中绕组永磁同步风力发电机永磁体涡流损耗解析计算
2014.№6
损耗与各种影响因素之间的关系。在设计分析电机永磁体涡流损耗也可用时步法有限元进行计算，但是计算大型电机涡流损耗，需对电机进行精密剖分，计算时间长。当研究永磁体涡流损耗与电机参数关系时需重新建立电机模型，重新进行计算，分析效率低。使用解析法可直观了解永磁体涡流损耗与电机参数关系，提高电机设计效率。本文从转子气隙磁场分布入手，分析永磁体产生涡流损耗的原因，推导永磁体涡流损耗的解析计算方法，并用有限元软件对解析计算方法进行仿真验证。
兆瓦级直驱式风力发电机通常采用定子槽数比电机极数多的配合形式。发电机的转子直径大、极数多，为了简化物理和数学模型，以下可以近似地在二维直角坐标系下讨论永磁电机永磁转子涡流损耗。图 1 为定转子在二维直角坐标系下几何尺寸示意图。永磁体中磁场变化感生的电场会在其内部产生涡流，同时出现集肤效应。电磁场在导体中透入深度为

永磁同步电机转子涡流损耗计算的实验验证方法_徐永向

2007年7 月电工技术学报Vol.22 No.7 第22卷第7期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Jul. 2007永磁同步电机转子涡流损耗计算的实验验证方法徐永向胡建辉胡任之邹继斌（哈尔滨工业大学电气工程与自动化学院哈尔滨 150001）摘要表贴式永磁同步电机转子涡流损耗的计算受到很多学者的关注。

但由于转子涡流损耗测量困难，目前还没有一种准确的实验验证方法。

本文提出一种能分离出电机基本损耗、高频铜损和高频铁损的实验验证方法，对该验证方法的原理和实施方法进行了分析，并以一高速永磁同步电机的转子损耗测试为例，对永磁同步电机的高频损耗进行了测试和分析。

实验结果表明，该验证方法能准确反映转子涡流损耗规律。

关键词：永磁同步电机转子涡流损耗实验验证中图分类号：TM351An Experimental Verification Method of Calculation for Rotor EddyCurrent Losses in PMSMsXu Yongxiang Hu Jianhui Hu Renzhi Zou Jibin（Harbin Institute of Technology Harbin 150001 China）Abstract Calculation of rotor eddy current losses of surface-mounted permanent magnet synchronous machines (PMSM) has attracted the attention of many scholars. Because it is difficult to measure the rotor eddy current losses, there is no appropriate experimental verification method for the calculation method. An experimental verification method is presented, in which the rotor eddy current losses are separated from the fundamental losses and the high-frequency stator core losses and winding resistance losses. The principle and implementation are analyzed in this paper. The method is applied in rotor eddy current losses test of a high-speed PMSM. And the high-frequency losses are measured and analyzed. Experimental results show that results with this method accord with the rule of the rotor eddy current losses.Keywords：PMSM, rotor eddy current losses, experimental verification1引言在表贴式永磁同步电机中，由于转子与定子磁场同步旋转，常忽略转子中的涡流损耗。

永磁同步电机磁钢涡流损耗研究

第４９卷第６期２Ｏ１６年６月
｜－Ｌ＇．｝缸
ＭＩＣＲＯＭＯＴＯＲＳ
Ｖｏ１．４９．Ｎｏ．６Ｊｕｎ．２０１６
永磁同步电机磁钢涡流损耗研
王腾飞，杨娟
（１．中车株洲电机有限公司，湖南株洲４１２０００；２．福建鼎信实业有限公司，福建福安３５５０００）
磁体涡流损耗的解析解，与有限元仿真结果进行对比表明此方法可行。
关键词：永磁同步电机；涡流损耗；鲜析法
中图分类号：ＴＭ３５１；ＴＭ３４１
文献标志码：Ａ
文章编号：１００１－６８４８（２０１６）０６－００２１－０３
ＡｎａｌｙｔｉｃａｌＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＥｄｄｙＣｕｒｒｅｎｔＬｏｓｓｉｎＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒ
收稿日期：２０１５—１１—１１，修回日期：２０１５—１２—２４作者简介：王腾飞（１９８６），男，硕士，工程师，研究方向为永磁材料的应用研究。
杨娟（１９９０），女，工程师，研究方向为金属材料。
· ２２·
＇ＩＬ１ｌ！知
４９卷
方法对解析计算结果进行了验证。
ｔｈｅＰＭｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅＰＭｅｄｄｙｃｕｒｒｅｎｔｌｏｓｓｂｙａｎａｌｙｔｉｃｍｅｔｈｏｄａｎｄ２Ｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ（ＦＥＭ）
ｗａｓｃｏｍｐａｒｅｄ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｗａｓｃｏｎｆｉｒｍｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ；ｅｄｄｙｃｕｒｅｎｔｌｏｓｓ；ａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄ．

永磁同步电机转子永磁体内涡流损耗密度的计算

本文提出了一个计算永磁同步电机转子永磁体内涡流损耗密度的公式. 利用有限元法对永磁同步电机进行三维建模 ,求解了永磁体内的涡流损耗 ,验证了公式的正确性. 在计算中考虑了磁场的透入深度 ,取电机的一个极距为求解域 ,采用半周期边界条件. 为了能很好地分析和画出精确的涡流波形 ,本文对每一个周期取了 100 个时间子步作瞬态分析 ,根据计算的数据结果绘出波形并分析得出永磁体内涡流损耗系数的影响因素 ,初步验证了公式的正确性.
n =1
n2 ( a2n + b2n) 2
(9)
那么 ,永磁体里的涡流损耗就是对涡流损耗
密度的体积积分.
2 涡流损耗密度的有限元计算
图 3 所示为永磁同步电机的磁极结构. 额定功率为 38 W ,机壳外径 53 mm ,轴长 55 mm ,永磁体外径 47 mm ,厚度 4 mm ,轴长 22 mm ,圆心角 12916°. 永磁体以钕铁硼为铁磁材料 , 电导率为 619 ×105 s/ m ,矫顽力为 950 ×103 A/ m , 采用平行 y 轴磁化型. 由于磁瓦厚度远小于它的长度和宽度 , 近似于薄瓦 , 因此对于永磁同步电机来说 , 在永磁同步电机的气隙磁场中 , 存在着各次谐波磁场 ,设这些谐波是沿 z 轴平行于磁瓦表面的. 式 (9) 表明涡流损耗密度 W e 是由永磁体的厚度 hm 、电导率 σ和谐波次数及幅值所决定的 .
Calculation of eddy current loss density distribution in permanent magnet of PMSM
WAN G Xiao2yuan1 ,2 , L I J uan2 , Q I Li2xiao2 , TAN G Ren2yuan1

内置式永磁同步电机磁体涡流损耗研究

ｍｏｉｎｃ；ｓｔｒｔｏａｕａｉｎ
０引言
永磁同步电机转速不高时，气隙磁场谐波频率较低，可以忽略转子涡流，但是对于高速永磁同步电机，气隙磁场低次谐波的频率也较高，其引起的
ＮｗＴｃｎｌｙｈｎｑｎｎｅｉ，Ｃｏｇｉｇ４０４，Ｃｉａｅｅｈｏｏ，ＣｏｇｉＵｉｒｔｈｎｑｓｒｃ：Ａｗ－ｉｎｉｎｌｎｔｌｍｅｔｍｏｅｓｏｃｌｕａｅｇｅｅｄｕｒｎｏｓｏｅｍａｅｔｔｏｄｍｅｓａｉｅｅｎｄｌｕｅｔａｃｌｔｄｍａｎｔｄｙｃｒｅｔｌｓｆｐｒｎｎｏｉｆｅ
ＣＨＥｉｉｎ，ＹＡＮＸｉｐｎ，ＨＵＡＮＧＳｎＮＳｘａｇｎｉｇｏｇ，ＣｅｉｈｎＪ
ｆｔｅＫｙＬｂｒｔｙｏｏｅｒｎｍｉｉｎＥｕｍｎ＆ＳｓｍＳｃｒｙａｄａｅａｏａｒＰｗｒＴａｓｓｏｑｉｅｔｙｔｅｕｉｎＳｔｏｆｓｐｅｔ
２０１１正
第４４卷第１期１１１月
徽１机Ｉ｝
ＭＩＲＯＭＯＴＯＲＳＣ
Ｖ０４．Ｎｏ１Ｌ４．１ＮＯ．０１１Ｖ２
内置式永磁同步电机磁体涡流损耗研究
陈斯翔，严欣平，黄嵩，陈吉
（庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆重４０４）００４
ａｄｔｏｅｈｒｎｃｍａｎｔｅｄｈｖｎａｒｅｓｌｈｓｔａｍｏｉｒｈｅａｔｒｄｃｇｎｈｓａｍｏｉｇｅｉｆｌａｉｇｓｍｅｏｄｒａｌｒｎｃａｅｔｅｋｙｆｃｏｓｔｉｕｅｍａ — ｃｉｔｏｈｏｎ

高功率密度永磁电机的损耗及温升特性的研究

高功率密度永磁电机的损耗及温升特性的研究一、本文概述随着科技的不断进步和工业应用的日益广泛，高功率密度永磁电机（High Power Density Permanent Magnet Synchronous Motors, HPD-PMSMs）已成为现代电气传动系统中的重要组成部分。

其高效、节能、紧凑的特性使得它在电动汽车、风力发电、航空航天等领域具有广泛的应用前景。

然而，随着功率密度的提高，电机的损耗和温升问题日益突出，成为制约其性能进一步提升的关键因素。

因此，对高功率密度永磁电机的损耗及温升特性进行深入研究，对于提高电机运行效率、延长使用寿命以及推动相关领域的技术进步具有重要的理论价值和实际意义。

本文旨在全面分析和研究高功率密度永磁电机的损耗及温升特性。

我们将从电机的基本结构和工作原理出发，阐述高功率密度永磁电机的特点及其在运行过程中产生的损耗类型。

然后，我们将通过理论分析和实验研究相结合的方法，探讨不同工况下电机的损耗分布和温升规律，揭示其内在的物理机制和影响因素。

在此基础上，我们将提出一系列有效的损耗控制和温升优化措施，为提高高功率密度永磁电机的运行性能提供理论支持和实践指导。

本文的研究内容不仅有助于加深对高功率密度永磁电机损耗及温升特性的理解，也为后续的研究工作提供了有益的参考和借鉴。

我们期待通过本文的研究，能够为高功率密度永磁电机的设计优化和实际应用提供有力的技术支持，推动其在各领域的广泛应用和发展。

二、高功率密度永磁电机的基本原理和结构高功率密度永磁电机（High Power Density Permanent Magnet Synchronous Motor，简称HPD-PMSM）是一种利用永磁体产生磁场，实现电能与机械能转换的装置。

其基本原理和结构如下所述。

HPD-PMSM基于电磁感应和磁场相互作用原理工作。

当电机通入三相交流电时，定子绕组产生旋转磁场，该磁场与永磁体产生的磁场相互作用，使转子产生转矩并旋转。

永磁体涡流损耗的有限元计算及影响因素分析

《电气开关》（２０１３．Ｎｏ．４）
６９
文章编号：１００４— ２８９Ｘ（２０１３）０４— ００６９— ０５ ห้องสมุดไป่ตู้
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）
１引言
ｔｈｅｐｅｍａｒｎｅｎｔｅｄｄｙｃｕｒｒｅｎｔｌｏｓｓｅｓｏｆ４０ｐｏｌｅ４２ｓｌｏｔ，４０ｐｏｌｅ４５ｓｌｏｔ，ｗｈｉｃｈｉｎｃｌｕｄｅｅｖｅｎｏｒｄｅｒｓｏｆｓｐａｃｅｈａｍｏｒｎｉｃｓ，ａｒｅ
ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒＥｄｄｙＣｕｒｒｅｎｔＬｏｓｓｉｎＰＭＳＭａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＩｎｌｕｅｆｎｃｉｎｇＦａｃｔｏｒｓｏｎＥｄｄｙＣｕｒｒｅｎｔＬｏｓｓ
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
ＷａｎｇＤａ — ｌｉ
（ＳｈｅｎｙａｎｇＳｉａｓｈｉｎｅＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬｉｍｉｔｅｄＬｉａｂｉｌｉｔｙＣｏｍｐａｎｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇｌ１００１６，Ｃｈｉｎａ）

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