考慮旋轉(zhuǎn)磁通和趨膚效應(yīng)的變系數(shù)鐵耗計(jì)算模型

1、第3期江善林:乩考股旋轉(zhuǎn)磁通和址膚效應(yīng)的變系數(shù)鐵耗訃舁模型105中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)Proceedings of the CSEE文章編號：0258-8013(2011)03-0104-07中圖分類號：TNI 351 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 學(xué)科分類號：470 40考慮旋轉(zhuǎn)磁通和趨膚效應(yīng)的變系數(shù)鐵耗計(jì)算模型江善林，鄒繼斌，徐永向，梁維燕(哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院，黑龍江省 哈爾濱市150001)Variable Coefficient Iron Loss Calculating Model ConsidenngRotational Flux and Skin EffectJIANG Shaiil

2、m. ZOU Jibm, XU Yongjuaiig, LIANG Weiyan(School of Electrical Engineering and Automation. Harbin Institute of Technology. Harbin 150001, Heilongjiang Province. Cluiia)© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第3期江善林:乩考股旋轉(zhuǎn)磁通和址膚效應(yīng)的變系數(shù)鐵耗訃舁模型105© 1994

3、-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第3期江善林:乩考股旋轉(zhuǎn)磁通和址膚效應(yīng)的變系數(shù)鐵耗訃舁模型105ABSTRACT: Ill order to accurately calculate the iron losses of high-speed brushless permanent magnet (BLPM) motor, the paper analyzed the variation of hysteresis losses in different magneti

4、zation modes and the variation of iron loss coefficients with frequenci?s, and presented an unproved calculation model for iron losses By means of Fourier analysis, the proposed model was considered the influence of alternating and rotating magnetic field and skin efiect. This impTOved model was emp

5、loyed to analyze effects of current haimomc caused by PWN1 chopping. magnetizing methods and the bevelmg angle of magnets. Experimental results show that, compared with the com eiitional model. the proposed model is more precise: and the calculation errors of high and low frequenaes are within 10%.K

6、EY WORDS: high-speed brushless permanent magnet motor; iron lo$s; rotational magnetization skin efiect; *anable coefficient model摘要：為了準(zhǔn)確計(jì)毎高速永磁無刷電機(jī)定了鐵心損任.分析 不同磁化方式卜的磁滯損耗變化規(guī)律，以及損耗系數(shù)碗頻率 變化規(guī)律，提出 種改進(jìn)的飲心損化計(jì)舜模型該模型借助 諧波分析的方法.考慮了電機(jī)中交變磁場、旋轉(zhuǎn)磁場以及高 頻時(shí)矩膚效應(yīng)對定f鐵心損耗的彩響。利用該模型分析PXVM 調(diào)制電流諧波、永磁體充磁方向，以及磁鋼斜邊角對高速永 磁無刷電機(jī)定了鐵

7、心損耗的形響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果衣明，與傳統(tǒng)的 模科相比，該模世計(jì)篦結(jié)果更接近實(shí)測值，4高低頻時(shí)的 計(jì)算誤壘均在10%以內(nèi)。關(guān)鍵詞：高速永磁無刷電機(jī)：鐵心損耗：旋轉(zhuǎn)磁化：趨膚效 應(yīng)：變系數(shù)模型0引言定子鐵心損耗是電機(jī)主耍損耗z_,研究影響基金項(xiàng)目：國家863島技術(shù)基金負(fù)IIQ007AA09ZH4)。The National High Technology Research and Development of China 863 Program C007AA09Z214).鐵心損耗的因索對降低電機(jī)總損耗、捉高效率以及 提升電機(jī)性能冇匝耍意義。由淀子鐵心損耗產(chǎn)生 的物理過程較復(fù)雜，很難用數(shù)學(xué)模熨描述，因此

8、如 何建工較為準(zhǔn)確的定子鐵心損耗計(jì)算模型一肖是 研究熱點(diǎn)2】?？谇氨容^經(jīng)典的鐵心損耗計(jì)算模熨是Bertotti 損耗分離模熨卩汽文獻(xiàn)6-7在損耗分離模熨的基礎(chǔ) 上，売出考慮非止弦諧波礎(chǔ)場的改進(jìn)鐵耗計(jì)算模 型，這些模型都是基J：鐵心交變磁化過程得出的。 實(shí)際上鐵磁材料仃交變礎(chǔ)化和旋轉(zhuǎn)磁化2種磁化方 式，采用不同磁化方式時(shí)的損耗特性足冇差別的。 IG Zhu等在人眾實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用曲線擬介建龍 了旋轉(zhuǎn)磁化損耗模型叫應(yīng)用該模型計(jì)算前耍得到 鐵磁材料/I-交變磁化和閲形旋轉(zhuǎn)磁化條件F的損 耗曲線以擬介損耗系數(shù)，這需要仃:維飲耗測試設(shè) 備。II前這種設(shè)備只在少數(shù)人學(xué)和研究所中才冇， 有關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)尚在制

9、定中，因此圓形旋轉(zhuǎn)磁化條 件卜的損耗系數(shù)難以獲得，制約了這種方法的應(yīng)用 和推廣。胡虔生等提出釆用2個(gè)相互正交的交變磁 化來等效旋轉(zhuǎn)磁化的正交分解模型叫 以上鐵耗 計(jì)算?？斩紱]冇考渥由趙膚效應(yīng)作用導(dǎo)致的稅 片厚度上渦流分布不均対鐵心損耗的影響，因此只 適用頻率不高的電機(jī)，當(dāng)應(yīng)用皋波頻率較高的 高速電機(jī)和多極電機(jī)時(shí)計(jì)算誤差較大。文獻(xiàn)12-14 考虎了趨膚效冋的影響，但沒冇考詫鐵心的旋轉(zhuǎn)磁 化。rh 高速電機(jī)的舄波頻率較高，諧波頻率更高, 此時(shí)趙膚效應(yīng)的影響不能忽略，若用柑同的損耗系 數(shù)計(jì)算各次諧波損耗公帶來較人的謀壟。本文在上 述研究的狂礎(chǔ)上，提出-種既考世旋轉(zhuǎn)磁化又考渥 趨膚效應(yīng)的變損耗系數(shù)正交

10、分解?？?，利用該模熨分析PWM諧波電流、允磁方向以及磁鋼斜邊角對 電機(jī)定子鐵心損耗的彩響。1變系數(shù)正交分解鐵心損耗計(jì)算模型1.1旋轉(zhuǎn)磁化鐵磁材料冇交變磁化和旋轉(zhuǎn)磁化2種磁化方 式。旋轉(zhuǎn)幽化乂分為I員I形旋轉(zhuǎn)磁化和橢圓形旋轉(zhuǎn)磁 化。交變磁化的磁場方向不變，人小隨時(shí)間變化； 圓形旋轉(zhuǎn)磁化的磁場人小不變，磁化方向隨時(shí)間變 化：對J'橢圓形磁化，人小和磁化方向均隨時(shí)間變 化。人帚的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在旋轉(zhuǎn)碗場和交變磁場 2種磁化方式卜，恢磁材料的磁滯損耗特性是有差 別的。圖1是T Matsuo實(shí)測50A1300硅鋼片的旋 轉(zhuǎn)磁滯損耗和交變磁滯損耗。0.0交變直滯損耗0 51 01.52.0碓感應(yīng)強(qiáng)

11、度/T圖1 50A1300旋轉(zhuǎn)磁滯損耗和交變磁滯損耗Fig. 1 Rotational and alternating hysteresis losses of50A1300初始階段旋轉(zhuǎn)磁滯損耗隨看磁密的増加而増 加，與交變磁滯損耗特性相同；當(dāng)磁密增加到定 程度后，磁路達(dá)到飽和狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)磁滯損耗開始F 降。以上旋轉(zhuǎn)磁滯損耗特件是通過實(shí)驗(yàn)得出的，也 有些學(xué)者試圖從磁疇損耗I.來解釋這種規(guī)律，但到 LI詢?yōu)橹惯€沒仃完全弄清其內(nèi)在機(jī)理。J.G. Zhu等 在人彊實(shí)驗(yàn)的廉礎(chǔ)上，采用曲線擬介的方法，建立 了旋轉(zhuǎn)磁化損耗模教國：珂二心+心+耳=心+心(九尸式中：Pr為旋轉(zhuǎn)幽化條件卜的鐵耗：凡、Per分別

12、為旋轉(zhuǎn)磁化條件卜渦流損耗和附加損耗：心、心 分別為旋轉(zhuǎn)磁化條件卜 渦流損耗系數(shù)和附加損耗 系數(shù)；為旋轉(zhuǎn)磁密幅值，T：甩為旋轉(zhuǎn)磁化條件 卜的磁滯損耗，由于冃前為止還沒白合理的物理解 釋，所以只能用如卜表達(dá)式3】模擬：心一 I"l/Q-s) “、f (也 +1 / sT + 醞 a2 + 1/(2-5)" + a;式中：o和均為系數(shù)；2為材料飽和磁密。1.2趨膚效應(yīng)對損耗系數(shù)影響根據(jù)經(jīng)典Bertotti損耗分離模型，在不考慮趙 膚效應(yīng)的影響時(shí)，正弦交變磁場在硅鋼片產(chǎn)生的損 耗為冷=心傀+ KfB； + K.嚴(yán)磴式中:屁為硅鋼片材料的磁滯損耗系數(shù);a為磁滯 損耗經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；人為附加

13、損耗系數(shù)：A：c=nW/(6p) 為渦流損耗系數(shù)：b為硅鋼片的電導(dǎo)率，S/m： d 為硅鋼片的厚度，m； p為鐵心的質(zhì)杲密度，kg/m 當(dāng)磁密交變頻率較低時(shí)，采用式(4)計(jì)算不會引 起太人謀簽：當(dāng)交變頻率較高時(shí)，趙膚效應(yīng)作用明 顯，比時(shí)必須考慮趨膚效應(yīng)的影響。由趨膚效應(yīng) 的作用.導(dǎo)致栓片厚度I:渦流的分布不均勻.此時(shí) 硅鋼片渦流損耗系數(shù)是交變頻率的函數(shù)1243：W*斗 smh(¥)z(璋)D打 COS11Q&) - cos(Z>77) 式中：D = dynpa : “為硅鋼片平均磁導(dǎo)率,H/m； /為交變頻率。圖2是牌號為35WW27O,厚度為0.35 mm的 冷軋無取

14、向硅鋼片在不同頻率磁場卜交變磁化時(shí) 的實(shí)測損耗曲線.由于測試時(shí)鐵心屮所加磁場是正 弦交變的，故可用式(4)所示的鐵耗模吃計(jì)算直損 耗，圖3為該模型的擬合損耗系數(shù)與頻率的關(guān)系。150flOkHz*5kHz2kHzIT «1.5 kHz00503目渾戀800 Hz 400 Hz,00 Hz藥曲諾呻般00.00.51.01.52.0的導(dǎo)嵌強(qiáng)度/T圖2實(shí)測35WW270在不同頻率下的損耗曲線Fig. 2 Measured core loss of 35WW270 fordifferent frequency由圖3可以看出,對F 35WW27O硅鋼片，Kb、 a以及K隨頻率的變化不人，盡隨著頻

15、率増加呈 減小迤勢，和式相符；因此如果不考慮趨肽效應(yīng) 影響，僅用1個(gè)或幾個(gè)頻率卜的損耗曲線擬介的常 損耗系數(shù)計(jì)算鐵心損耗會帶來較人的誤差，頻率越 高時(shí),趨膚效應(yīng)越明顯,誤差就會越人。圖4(a)是 采用常系數(shù)模型(式)計(jì)算損耗時(shí)的謀差曲線，圖 4(b)是采用考慮趨膚效應(yīng)的變損耗系數(shù)模熨(式(5) 計(jì)算損耗時(shí)的誤差曲線。© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 106中園電機(jī)工程學(xué)報(bào)第31卷© 1994-2011 China Academic Jour

16、nal Electronic Publishing House. All rights reserved, 106中園電機(jī)工程學(xué)報(bào)第31卷2.0020.0158310/kliz礎(chǔ)滯損化系故a 0.1 1/kHz(c)渦流損紅系數(shù)&Ui i1. tf flLK OJ. /1 :1: ：:：! 1 0t:；： |I 1fl:.：.：!1 r ： * I .10FF :L:! 1:-: ：!H<<| *1. 01 /kHz(b)磁滯損*系斂心好爲(wèi)+ B爲(wèi))+/吃瓦附*3話+隘)+竽 (6)drtill 曲i i i i 111 I IllL III f lit f f0 Yi h

17、 if > !1 A A A .TtT f i iHI :V 0 III4 A AT 7 If Di0 4 I Mill *III OfHtn- d 0 t * 111i i lion oil Kill t* 1 1 u1 r I irF f * fill .rIFSJJrtiJJL工 IM t w i X t l i i、n r Aj.l一I i jii|ij( Si000Q tl1aWa < 1 1 9 ll II0QoiliieI* j» 1 1I it t i > fl L 1 Jill1 ' I Tirr r r el e fl (FTO ill

18、| *1 f f . 91 il11 111 1Hi 0 11 f! !；!；|1 11 lift*fl 9 f fl淆t" if t f fl1 1 ul01 M(d)附加攬耗系數(shù)&圖3損耗系數(shù)與頻率的關(guān)系Fig. 3 Loss coefficients variation with frequency6040200-4010 kHz5 kHz / It 100.50 Hz-510050 Hz5 kHz10kHz5 o0.01 0.1 1陋感應(yīng)強(qiáng)丿幻T(b)0-01 0.1 1處感應(yīng)強(qiáng)度/r(a)常系效模型計(jì)算觀筮圖4常系數(shù)和變系數(shù)模型計(jì)算誤差Fig. 4 Calculat

19、ion errors of constant coefficient model andvariable coefficient model由圖4可以看出，采用常損耗系數(shù)模型計(jì)算高 頻損耗時(shí)會產(chǎn)上較人的謀差，在頻率為10kHz時(shí)最 人誤差達(dá)到50%；采用變損耗系數(shù)模型計(jì)算各頻率 損耗時(shí)，謀差均在10%以內(nèi)。1.3變損耗糸數(shù)正交分解模型實(shí)際電機(jī)定子鐵心屮的磁場是圖5(a)所示的不 規(guī)則橢圓形磁場。借助諧波分析原理，可以將梵分 解成一系列的橢圓形諧波磁密矢最，如圖5(b)所示, 圖中 D分別為切向和法向磁密。(a)定子直場(b)諧波磁場圖5定子橢圓磁場及其諧波分解Fig. 5 Stator ell

20、iptical flux density and the harmonics對齊次橢圓形諧波磁場均采用2個(gè)相互正交的 交變磁化來等效，并H考慮不同諧波頻率時(shí)的趨膚 效應(yīng)，可得到改進(jìn)的變損耗系數(shù)止交分解模型：式中：3眄、弘迪分別為k次橢洌形磁場的長軸和 短軸；/為壟波磁場頻率；爲(wèi)、方Q分別為定子磁 場法向和切向分吊：Kc(勿)為與頻率仃關(guān)的渦流損 耗系數(shù),見式(5)。2高速永磁無刷電機(jī)定子鐵耗分析2.1 PWM諧波電流對鐵耗的影響逆變器供電的咼速水磁無刷電機(jī)由rpwm調(diào) 制，使得定子電流中含有高頻的電流諧波,高頻的 諧波電流會増加定子鐵心損耗。木文以常用的界步 調(diào)制方式三相半橋SPWM逆變器為例

21、，分析PWNI 頻率調(diào)制比対定子鐵心損耗的影響。圖6為載波比 N=30時(shí)的繞組相電壓和相電流波形及K諧波。0.0 0.5 1.0r ins000002 2 ?-諧波次數(shù)(a)相電Jk波形及諧波906 4 2 o 蛙汩OU期主o100(b)相電流波形及諧波圖6相電壓和相電流波形及諧波分析Fig. 6 Phase voltage and current waveforms and spectra異步調(diào)制方式的SPWM逆變器諧波以整數(shù)倍 的我波頻率為中心分組。由電機(jī)電感的濾波作 用，電流諧波比電斥諧波有所減小，但仍自較人比 巫，因此會對定了鐵心損耗產(chǎn)生影響。圖7為4極 18槽、額定轉(zhuǎn)速30000r/

22、nwi、額定功率3 kW的高 速永礎(chǔ)無刷電機(jī)帶額定負(fù)我時(shí)，分別采用正弦供電 和SPWM逆變器供電陽10)時(shí)的氣隙磁場時(shí)間和 空間分布。圖8為電機(jī)分別采用正眩供迫和SPWM 逆變器供電，卅轉(zhuǎn)速 fi=30 000, 15 000, 6 OOOrinin 時(shí)定子鐵心損耗與PWM我波比的關(guān)系曲線。© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 108中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)第31卷空(»/(<>)空何/(。)（a）止戎供電空河/(°)空(b) S

23、PWM逆變器供電QT0)圖7氣隙磁場時(shí)間和空間分布Fig. 7 Time and spatial distribution of airgap magnetic field14020M 3華金J耳2040306 000r/min(il：弦供歲)6 000rmin(i« 供電)/Fig. 9 No-load iron losses vs. magnetizing methods0.00.51.00246810"ms諧波次數(shù)>30000 r/min（逆變戀供電）r min（j燮君供電）亍5頂尬而泳工亞頂丙101020304050圖8鐵心損耗與載波比關(guān)系Fig. 8 Iro

24、n loss with different carrier ratio由圖7和圖8可以看出,SPWM逆變器供電時(shí) 的氣隙磁密波動(dòng)比正弦供電時(shí)大,在切向上更明 顯;St波比越高,飲心損耗越小，這是因?yàn)檩d波比 増加,諧波的幅值減小，電流就越趨近F正弦。對 高速無刷電機(jī)，由基波頻率較高，受開關(guān)器件 損耗的約束，瑕波比不能太人，因此應(yīng)”介理選擇 載波比，以使得整個(gè)系統(tǒng)的效率般優(yōu)。2.2充磁方向?qū)﹁F耗的影響在永磁無刷電機(jī)中，瓦片形磁極應(yīng)用最廣，瓦 片形磁極何半行充幽和徑向允儲2種2"。充磁方 向不同，電機(jī)磁場的分布也令所差異，肉此電機(jī)鐵 心損耗也會仃差異。圖9為不同允磁方式卜空我鐵 耗曲線及其

25、差值百分比，圖中4徑向充磁損耗- 平行充磁損耗）/平行充磁損耗。對本文的鳥速電機(jī)，徑向充幽方式比平行充 磁方式電機(jī)的鐵心損耗約高出3.5%,這是由徑向 充磁方式和平行充磁方式碗密的諧波分布不同造 成的。圖10給出了電機(jī)空我時(shí)，不同充磁方式氣 隙磁密分布及苴諧波分析。（b）氣陳切向碓密及諧波圖10氣隙磁密及諧波Fig. 10 Airgap flux density and harmonics 由以上分析可知，平行充磁方式永磁無刷電機(jī) 氣隙磁場諧波幅值小r徑向充磁方式，因此相同轉(zhuǎn) 速時(shí)平行充磁方式空我鐵心損耗比徑向充磁方式 小，在額定轉(zhuǎn)速時(shí)，平行充礎(chǔ)方式空載鐵心損耗比 徑向允磁方式小3.5%左右。

26、2.3磁鋼斜邊角對鐵耗的影響永磁無刷電機(jī)磁鋼形狀和電機(jī)磁密波形密切 相關(guān)，改變磁鋼形狀會改變電機(jī)磁密的幅值和諧波 成分,從而改變電機(jī)的鐵心損耗。如圖11所示, 定義磁鋼邊緣CD與磁鋼內(nèi)閲如切線AB Z間的夾 角8為磁鋼斜邊角【罔。由J：永磁無刷電機(jī)的鐵心損 耗與磁鋼斜邊角密切相關(guān)，而高速電機(jī)的鐵心損耗圖11磁鋼斜邊角Fig. 11 Beveling angle of magnets在總損耗中占旳較丿、的比暇，I大1此白必耍対斜邊角與 鐵心損耗的關(guān)系進(jìn)行研究,在保證電機(jī)性能的條件 卜選擇介適的磁鋼斜邊角，使鐵心損耗最小。如果磁鋼厚度保持不變，氣隙磁場波形會隨祈 磁鋼斜邊角的改變而發(fā)牛變化，從而電

27、機(jī)的鐵心損 耗也隨著改變。圖12(a)為本文設(shè)計(jì)的高速水磁無刷 電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速30 000 r/nrni時(shí)，鐵心損耗與斜邊 角的關(guān)系曲線；圖12(b)為定子電流相同，斜邊角 取不同值時(shí)的電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩。圖13為電機(jī)空載, 斜邊角収不同值時(shí)的定了齒部和軌部橢圓磁場。圖12空載和負(fù)載鐵耗與斜邊角關(guān)系Fig. 12 No-load and load iron loss vs. beveling angle圖13不同斜邊角時(shí)的電機(jī)橢圓磁場Fig. 13 Elliptical flux density vs. beveling angleFH圖12可以看出，電機(jī)鐵心損耗和電磁轉(zhuǎn)矩 都隨看斜邊角的減小而減小

28、，這是兇為在保持僦鋼 厚度不變的條件卜，斜邊角減小會使磁鋼的總體積 減小，電機(jī)內(nèi)的磁密郵值也隨之減小。為了比較轉(zhuǎn) 矩和定子損耗受斜邊角影響的程度，本文以樂90。 時(shí)的平均轉(zhuǎn)矩和恢心損耗為基準(zhǔn),不同斜邊角時(shí)平 均轉(zhuǎn)矩以及鐵耗減小百分比如圖14所示。平均轉(zhuǎn) 矩以及鐵心損耗減小百分比分別定義如卜：Ar=o xlOo%9090xl00%式中："和忌分別為斜邊角為&和90。時(shí)的T：均轉(zhuǎn) 矩;馬和P90分別為斜邊角為&和90°時(shí)的鐵心損耗。圖14鉄心損耗和電磁轉(zhuǎn)矩減小的百分比Fig. 14 Reduce percentage of iron loss and elect

29、romagnetic torque 由圖14可以看出,與去90。相比，電機(jī)空載損耗、負(fù)載損耗和電磁轉(zhuǎn)矩在牟60。時(shí)分別減小了3.57%、3.17%和0.468%,在企45。時(shí)分別減小了 8.27%.8.08%和 1.39%,在吐30°時(shí)分別減小 了 17%、 16.6%和 3.62%。由上述分析可知，在保持磁鋼厚度條件卜，改 變斜邊角，電機(jī)鐵心損耗和電磁轉(zhuǎn)矩都隨之減小： 以"90。時(shí)的平均損耗和鐵心損耗為基準(zhǔn),當(dāng)斜邊 角為30。60。時(shí)，損耗減小比較人，而電磁轉(zhuǎn)矩減 小不人，因此從電機(jī)整體性能考虎，斜邊角取30。60。I：匕較合理。3實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為了驗(yàn)證文屮提出的改進(jìn)變系數(shù)止交

30、分解模 型的準(zhǔn)確性,本文以圖15所示的高速電機(jī)定子為 對彖，對兀通以仃效值為1A的不同頻率的對稱三 相電流，用高精度電流鉗和示波器測靈相電壓和電 流即可算得總損耗，總損耗減去考慮趨膚效川和鄰 近效應(yīng)的繞組銅耗就紂到鐵心損耗。圖16是頻率 為1 kHz時(shí),一相繞組的電壓和電流波形。采用本 文提出的變系數(shù)正交分解模型以及傳統(tǒng)的鐵耗模 型，計(jì)算不同頻率卜定子鐵心損耗的計(jì)算結(jié)果與實(shí) 驗(yàn)結(jié)果對比如圖17所示。圖15實(shí)驗(yàn)裝芝Fig. 15 Photograph of the test equipment© 1994-2011 China Academic Journal Electronic P

31、ublishing House. All rights reserved, no中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)第31卷K200卿格)圖16繞組相電壓和電流波形Fig. 16 Winding phase voltage and current waveforms4 ia常系敵疋交分解枳裂亠亠岑系敵正字分町模甲01 1015""' ）WH kHz圖17不同鐵耗模型的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比Fig. 17 Different iron loss model calculations andexperimental results comparison由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，傳統(tǒng)的常系數(shù)計(jì)算模型

32、計(jì)算謀差隨著頻率增加血增人，變系數(shù)模型計(jì)算謀 差隨頻率的變化不人，頻率為020kHz時(shí)，謀差均 在10%以內(nèi)。4結(jié)論高速電機(jī)的趨丿扶效應(yīng)導(dǎo)致鐵心的損耗系數(shù)隨 著磁場頻率的變化而改變，本文提出種綜介考慮 磁化方式和趨膚效應(yīng)的變系數(shù)正交分解鐵心損耗 計(jì)算模型，并用該模型分析了 PWM調(diào)制電流諧波、 永磁體允磁方向，以及僦鋼斜邊角對高速水磁無刷 電機(jī)定子鐵心損耗的彩響。得到以卜結(jié)論：1）與傳統(tǒng)的常系數(shù)鐵耗計(jì)算模型相比，本文 提出的考老旋轉(zhuǎn)磁化和趨膚效應(yīng)的變系數(shù)正交分 解模型計(jì)算精度較雋，更接近J：實(shí)驗(yàn)結(jié)果；2）通過分析町知，電機(jī)鐵心中存在交變和旋 轉(zhuǎn)兩種恿義的磁場，宙旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的損耗比1E較 大，

33、不可忽略：3）在高速永磁無刷電機(jī)屮，趨膚效應(yīng)的影響 較人，尤其在PWM調(diào)制的逆變器供電時(shí)更明顯， 因此計(jì)算鐵心損耗時(shí)必須予以考慮；4）永磁體充磁方式和斜邊角對定了飲心損耗影 響比較人，磁鋼厚度相同的條件卜，采用平行允磁 方式，磁鋼斜邊角為30。60。時(shí)定子鐵心損耗較小。參考文獻(xiàn)1 黃平林.胡皮生.恨楊等.PWM逆變褂供電卜電機(jī)鐵心陽X的 解析計(jì)算卩中國電機(jī)工程學(xué)報(bào).2007. 27(12)： 19-23.Huang Pmglin Hu Qiansheng Cm Yang, et al. Analytical calculation of the iron loses of electnc ma

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