【摘 要】
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永磁材料具有高磁能积、高剩磁矫顽力等特性,广泛应用于高功率密度永磁电机中。由于谐波磁场引起的涡流损耗会加剧永磁材料的退磁效应进而加强动态磁滞特性。因此,永磁材料动态磁特性的精确测量和模拟对永磁电机优化设计与可靠运行具有重要意义。本文以谐波磁场下永磁体的动态磁特性及涡流损耗为研究对象,针对永磁电机谐波磁场引起的涡流损耗问题,对钕铁硼永磁体进行了7 k Hz频率范围内的谐波磁特性测量;从谐波的次数、含
【基金项目】
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国家自然科学基金(51777055);
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永磁材料具有高磁能积、高剩磁矫顽力等特性,广泛应用于高功率密度永磁电机中。由于谐波磁场引起的涡流损耗会加剧永磁材料的退磁效应进而加强动态磁滞特性。因此,永磁材料动态磁特性的精确测量和模拟对永磁电机优化设计与可靠运行具有重要意义。本文以谐波磁场下永磁体的动态磁特性及涡流损耗为研究对象,针对永磁电机谐波磁场引起的涡流损耗问题,对钕铁硼永磁体进行了7 k Hz频率范围内的谐波磁特性测量;从谐波的次数、含量、以及相角等角度研究了谐波变化对钕铁硼永磁材料动态磁特性的影响规律;对比分析了铝镍钴、钐钴永磁体与同谐波磁场下钕铁硼永磁体动态磁特性的异同;研究了分割法对永磁体涡流损耗的影响规律。(1)为实现任意谐波下永磁体磁特性测试,根据磁特性测量原理与方法,构建了永磁体谐波磁特性测试系统,分析了基波叠加谐波下的激磁信号生成方法,以及B-H传感信号处理与采集方法。对变频器驱动下永磁同步电机的相电流谐波进行了测试,得到其相电流谐波次数及含量,进而分析了永磁体涡流损耗的产生原因。(2)系统描述了不同谐波次数、含量、相角下磁通密度B波形在一个基波周期内的变化情况;在谐波磁场下对立方体钕铁硼样品开展动态磁特性测试,对比了谐波磁场与正弦磁场作用下永磁体的动态磁特性;进而计算并分析了钕铁硼永磁体的涡流损耗在不同谐波次数、含量、相角下的变化规律;并对比分析了钕铁硼涡流损耗的实测值与仿真值,证明了实验方法的准确性。(3)为对比分析常用永磁材料在谐波磁场下的动态磁特性,选取并测试了铝镍钴及钐钴永磁体在不同谐波磁场下的磁特性,与相同谐波磁场条件下钕铁硼的涡流损耗进行了对比分析,结果表明钕铁硼永磁体涡流损耗受谐波磁场的影响最小。(4)为实现钕铁硼分块对涡流损耗抑制效果的精确定量分析,对等体积分割为不同块数的钕铁硼永磁体在正弦波激励下的动态磁特性进行了测试分析,计算了分割后钕铁硼的涡流损耗的下降比例,论证了优化分割方法对涡流损耗的抑制效果。
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