永磁同步电机损耗学习笔记
发布日期:2022-05-06
永磁同步电机的损耗主要有:定子绕组铜损、定子和转子铁芯损耗、风摩损耗和机械摩擦损耗、杂散损耗。
定子绕组铜损
定子绕组铜损主要由两部分组成:线圈直流电阻产生的损耗和由于高频交变磁场趋肤效应在绕组中产生的高频附加损耗。绕组高频附加损耗与电机工作频率、绕组导体尺寸和在槽中的排列位置等多种因素有关可以利用有限元分析进行计算。
定子和转子铁芯损耗
定子和转子铁芯损耗是指由于定子和转子铁芯的涡流效应产生的损耗。电机的铁耗主要集中在定子侧,定子侧铁耗约占总铁耗的95%以上。转子铁耗主要为涡流铁耗,损耗主要集中在永磁体上和转子表面,虽然这部分损耗比较小但是由于转子散热条件差对于表贴式电机来说转子铁耗处理不好容易导致转子温升过高导致永磁体退磁。
定子铁芯损耗:
式中:Ph,Pc,Pe—磁滞损耗、经典涡流损耗和异常涡流损耗;
Bp—磁通密度幅值;
f—频率;
kh,x—磁滞损耗系数;
kc—经典涡流损耗系数;
ke—异常损耗系数。
铁耗计算的准确性取决于两个条件,一是铁心材料的损耗系数要选用的正确;二是铁心各部分的磁通密度要计算的正确。
转子铁芯损耗
永磁同步电机中,定子基波磁动势与转子同步旋转,因此转子涡流损耗主要受定子槽气隙磁导变化的影响、定子绕组磁动势引起的空间谐波及绕组电流的时间谐波的影响,用解析法计算比较困难。
风摩损耗和机械摩擦损
风摩损耗和机械摩擦损耗是指电机在旋转过程中的风阻损耗和机械摩擦阻力损耗。风摩损耗产生原因为告诉转动由空气摩擦产生的损耗,因此损耗转子表面粗糙度越高损耗越大,转速越高损耗越大。
杂散损耗
负载杂散损耗是指除电机铁耗,机械损耗和定转子铜耗以外,由电机的负载电流所引起的各种损耗之和。负载杂散损耗由基频负载杂散损耗和高频负载杂散损耗组成,其主要成分是定子谐波及齿谐波磁动势在转子中引起的高频损耗,以及定子磁动势引起转子横向电流所产生的损耗。
各种损耗占比分析
参考文献:
《高速永磁电机的损耗计算与温度场分析》孔晓光1 王凤翔2 邢军强2
《高速永磁电机转子空气摩擦损耗研究》邢军强,王凤翔,张殿海,孔晓光
《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
《矢量控制下永磁同步电机损耗分析》丁树业,刘书齐,毕刘新,冯海军,李跃龙
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