表面式永磁同步電機去磁化分析新方法

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表面式永磁同步電機去磁化分析新方法

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

電機逆磁場由兩部分組成。①由永磁鐵產生，永磁鐵產生電機磁鏈，其磁場方向與磁化方向相反；②由電樞繞組產生，在去磁條件下，永磁鐵的導磁性與空氣的近似。假設堆疊厚度無限長，逆磁場強度為100%，在疊片堆疊厚度為最小時，由于電機邊緣效應，逆磁場強度將會降低至83%。

傳統的2D FEA方法將電機模型建立在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邊緣效應。對電機去磁化分析而言，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的邊緣效應。

在XY平面模型分析結果基礎上，增加修正系數k_end來表示YZ平面上考慮邊緣效應后的分析結果。修正系數k_end是YZ平面下無邊緣效應電機模型去磁因子與考慮邊緣效應的電機模型去磁因子的比值。

基于傳統2D FEA、新2D FEA、3D FEA和試驗測試，對比分析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。結果表明：①傳統2D FEA分析結果與試驗測試結果相差較大，是因為前者未考慮邊緣效應；②3D FEA分析結果與試驗測試近似；③利用修正系數得到的新2D FEA結果與試驗測試近似，這是因為考慮了電機實際中的邊緣效應，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