高速永磁电机电磁性能分析
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摘要：高速永磁电机广泛应用于工农业机械生产中。介绍高速电机永磁体的特点，针对其缺点提出永磁材料的选择原则，阐述高速电机永磁转子的充磁、去磁过程，并进行仿真分析，以期为永磁体应用提供一种可参考的分析方法。
关键词：电机;高速;永磁体;电磁性能;仿真分析
中图分类号：TM351 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2020）03-0028-02
高速电机具有体积小、功率大、效率高等优点，广泛应用于工农业机械生产中。但是，由于高速永磁转子的高速、高频附加损耗较大，而散热条件较差，导致高速电机单位体积内的损耗比普通电机大得多，必须选择合适的永磁体材料，设计合理的永磁体工作点和充磁方式。
1 永磁体材料选择
高速电机的永磁体不仅要具有良好的磁性能，而且应具有足够高的工作温度和热稳定性，以防止转子过热造成永磁体不可逆失磁。选择永磁体材料应遵循以下原则：一是要保证电机气隙中有足够大的气隙磁场和规定的电机性能指标;二是在规定的环境条件、工作温度和使用条件下保证磁性能的稳定性;三是要有良好的机械性能，方便加工与装配;四是经济性好，价格适宜。
为了保证电机转子在150 ℃仍能稳定工作，可向钕铁硼材料中加入镝、钴、铽等重金属，并设计永磁转子的Pc值为1，使永磁转子在200 ℃时不退磁。如28UH烧结钕铁硼永磁材料，其性能见表1。
2 永磁转子充磁方式
高速电机一般为两极或四极。两极电机的永磁转子为整体结构，有利于保持转子的动态平衡，同时可降低高频附加损耗，且加工及充磁工艺简单;但其定子绕组端部较长，铁芯轭部较厚。永磁转子充磁方式如图1所示。
3 永磁体去磁分析
在设计永磁电机时需要计算最严重去磁情况下电机内的磁场分布，使永磁体内最低局部工作点高于退磁曲线的拐点，以保证工作中电机内不发生局部失磁。电流和温度是导致永磁体失磁的主要原因。基于有限元法，采用場路结合的方法，分析高速电机永磁转子在额定负载和三相短路时的去磁情况，并利用fluent建立电机在流体场内的模型（如图2所示），将电磁场分析的损耗代入其中，分析通风情况下电机的温度分布。
电磁场分析结果如图3和图4所示。可以看出，当电机在额定负载工作下，以及电机突然短路，甚至是10倍于额定电流的去磁电流下，永磁体在电磁方面很难失磁。
4 结论
通过以上仿真分析和试验研究，为永磁体在高速电机中应用设计提供一种分析方法，以改善高速永磁电机的性能。
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Analysis on Electromagnetic Property of High Speed Permanent Magnet Motor
ZHANG Yubo1， WANG Yuzhuo2， LIN Tianzhu1
（1. Shenyang Lüyuan Motor Technology Co.， Ltd.， Shenyang 110136， China; 2. Liaoning Zhihui Zhongchuang Technology Co.， Ltd.， Shenyang 110136， China）
Abstract： High speed permanent magnet motor is widely used in the production of industrial and agricultural machinery. This paper introduces the characteristics of permanent magnet of high speed motor， puts forward the selection principle of permanent magnet materials， expounds the magnetization and demagnetization process of permanent magnet rotor of high speed motor， and conducts simulation analysis， in order to provide a reference analysis method for the application of permanent magnet.
Key words： motor; high speed; permanent magnet; electromagnetic property; simulation analysis
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