盘式无铁心永磁同步电机的损耗研究.pdf

分类号： TM154 密级： 公开
U D C： 编号： 201431403060





河北工业大学硕士学位论文


盘式无铁心永磁同步电机的损耗研究




论 文 作 者： 王彦刚 学 生 类 别： 全日制
专业学位类别： 工程硕士 领 域 名 称： 电气工程
指 导 教 师： 刘福贵 职 称： 教授
Thesis Submitted to
Hebei University of Technology
for
The Master Degree of
Electrical Engineering


STUDY ON THE LOSS OF THE DISK
CORELESS PERMANENT MAGNET
SYNCHRONOUS MOTOR



by
Wang Yangang


Supervisor: Prof. Liu Fugui



December 2016
摘 要

基于盘式无铁心永磁同步电机（DCPMSM）具有轴向尺寸短、结构紧凑、功率密
度高和运行效率高等优点，因此，DCPMSM 作为诸多领域设备的核心动力，应用范
围颇为广泛，例如目前研究最热门的新能源磁动力汽车、电梯拖动系统及船舶驱动系
统等。但 DCPMSM 的内部损耗会引起温升，且温升会对永磁材料（钕铁硼）产生直
接影响，一旦超过居里温度点就会引起该材料的不可逆退磁，导致电机整体性能及效
率的降低。因此，需分析计算此电机的电磁场分布；进行不同工况及驱动方式下的涡
流损耗仿真计算，并分析涡流损耗的波形、平均值及分布规律；针对此类损耗采取有
效的降低措施是本文研究的三个重点。
首先，本文经过电磁场基本理论分析，建立三维电磁场有限元模型。为确立较优
的永磁体排列结构，分别对“普通 N、S 排列”、“90°Halbach+等宽排列”和“90°Halbach+
不等宽排列”三种结构模型进行仿真对比，得出“90°Halbach+等宽排列”为最优。分
别在空载与负载前提下，求解该盘式电机的磁密矢量图和反电势波形，为下一步的涡
流损耗分析求解提供理论依据。在空载条件下，实验检测了自由转动时测量点的反电
势大小，且实验与仿真结果一致。
其次，在两种不同的驱动方式下，分别对绕组和永磁体进行后处理，以求得该损
耗均值及波形，总结其均值与转速两者之间的关系，证明了工况及驱动方式与此类损
耗有着紧密的关系，也为后续针对永磁体涡流损耗的降低措施提供理论依据。
最后，分析两侧转子盘上的涡流损耗，其主要集中在轴向充磁的永磁体块上，对
此采用的有效降低措施为：（1）对轴向充磁永磁块径向切割，切后块数 m 的取值为 1
至 5，分别求得对应的损耗数值。（2）给轴向充磁永磁块表贴薄铜片作为屏蔽层。（3）
把两种