表面式永磁同步电机去磁化分析新方法



表面式永磁同步电机去磁化分析新方法

使用铁氧体磁铁的表面式永磁同步电机（SPMSM）具有较小的气隙和较长的叠片堆叠厚度，边缘效应对电机性能影响小，所以可用二维有限元分析法（2D FEA）分析此类电机性能。但是对于SPMSM的去磁分析，由于永磁铁与空气的导磁性近似且电枢反应方向与磁化方向相反，所以不可忽略边缘效应，为此提出了新的2D FEA分析方法。

电机逆磁场由两部分组成。①由永磁铁产生，永磁铁产生电机磁链，其磁场方向与磁化方向相反；②由电枢绕组产生，在去磁条件下，永磁铁的导磁性与空气的近似。假设堆叠厚度无限长，逆磁场强度为100%，在叠片堆叠厚度为最小时，由于电机边缘效应，逆磁场强度将会降低至83%。

传统的2D FEA方法将电机模型建立在XY平面上，叠片堆叠厚度在Z轴方向上无限延长，所以此分析方法未考虑电机边缘效应。对电机去磁化分析而言，此模型精度差。所提出的新2D FEA方法将电机模型建立在YZ平面上，目的是考虑Z轴方向上的叠片堆叠厚度引发的边缘效应。

在XY平面模型分析结果基础上，增加修正系数k_end来表示YZ平面上考虑边缘效应后的分析结果。修正系数k_end是YZ平面下无边缘效应电机模型去磁因子与考虑边缘效应的电机模型去磁因子的比值。

基于传统2D FEA、新2D FEA、3D FEA和试验测试，对比分析SPMSM的去磁化情况，从而证明所提出的新2D FEA方法的正确性和有效性。结果表明：①传统2D FEA分析结果与试验测试结果相差较大，是因为前者未考虑边缘效应；②3D FEA分析结果与试验测试近似；③利用修正系数得到的新2D FEA结果与试验测试近似，这是因为考虑了电机实际中的边缘效应，从而证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

编译：谢秀磊