从电机设计的角度减少高速 永磁电机转子损耗

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周凤争,沈建新,林瑞光(浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027)
摘　要: 高速永磁无刷直流电机的转子涡流损耗主要是由定子电流的时间和空间谐波以及定子槽开口造成的气隙磁导变化引起的. 转子涡流损耗使电机的效率下降并能引起转子永磁体的退磁. 从电机设计的角度,采用解析计算和有限元仿真的方法研究了不同的定子结构、槽开口大小以及气隙长度对高速永磁无刷直流电机转子损耗的影响. 利用傅里叶变换,得到了分布于定子槽开口处的等效电流片的空间谐波分量,然后采用计及转子集肤深度和涡流磁场影响的解析模型计算高速电机转子损耗,并对解析计算结果通过有限元仿真加以验证. 结果表明,3 槽集中绕组结构中含有2 次、4 次等偶次空间谐波分量,该谐波分量在转子中产生大量的涡流损耗. 定子结构对高速电机转子涡流损耗影响很大,合理地设计定子结构能够减小转子涡流损耗.
关键词: 永磁无刷直流电机;高速电机;转子损耗;定子结构;槽开口;气隙长度