永磁球形電動機永磁體渦流損耗計算與溫升分析.pdf

1、隨著機器人等高新技術(shù)的快速發(fā)展，單軸可以實現(xiàn)三自由度運動的永磁球形電動機成為國內(nèi)外研究的熱點。其中，永磁體渦流損耗的計算與電動機的溫升分析一直是永磁球形電動機設(shè)計的關(guān)鍵性問題。目前，永磁體材料大多采用釹鐵硼，這是因為其具有較高的矯頑力和剩磁，但它的電導(dǎo)率較高，諧波會在永磁體內(nèi)感應(yīng)出大量的渦流。而渦流損耗的聚集將會使永磁體的溫度升高，甚至導(dǎo)致部分不可逆退磁。因此，溫升問題直接關(guān)系到電動機的運行性能甚至是壽命，很有必要對永磁球形電動機的溫升

2、進行分析。本文則主要圍繞永磁球形電動機永磁體渦流損耗與電動機溫升相關(guān)問題展開研究。
　　永磁球形電動機的磁極呈球面錐體結(jié)構(gòu)，各定子線圈相互獨立分布于定子球殼內(nèi)表面。針對這些特性，本文提出了一種計算永磁球形電動機永磁體渦流損耗的三維解析模型，該模型將雙重傅里葉級數(shù)法與矢量磁位解析法相結(jié)合。首先利用雙重傅里葉級數(shù)法求得定子內(nèi)徑處電流密度分布，繼而將其作為邊界條件，借助三維拉普拉斯方程，獲得了矢量磁位的特解，最后推導(dǎo)得到了永磁球形電動機

3、永磁體渦流損耗的解析表達式。該模型充分考慮到了時間諧波與空間諧波與渦流損耗的關(guān)系，并分析了不同的電動機結(jié)構(gòu)參數(shù)對永磁體渦流損耗的影響。
　　在計算得到了永磁體渦流損耗的基礎(chǔ)上，討論了作為熱源的諸如永磁體磁滯損耗與銅耗。應(yīng)用這些熱源，建立了永磁球形電動機的三維等效熱網(wǎng)絡(luò)模型。結(jié)合永磁球形電動機的結(jié)構(gòu)尺寸和材料屬性，得到了各溫升節(jié)點間的等效熱阻值。應(yīng)用該熱網(wǎng)絡(luò)模型分析了不同轉(zhuǎn)速與負載對電動機溫升的影響情況，并采用有限元法對電動機進行了