一种永磁同步电机损耗抑制方法技术

本发明专利技术涉及永磁同步电机技术领域，具体为一种永磁同步电机损耗抑制方法。本发明专利技术提供如下技术方案：一种永磁同步电机损耗抑制方法，该方法包含以下步骤：建立永磁同步电机铁耗计算模型，再考虑其频率的影响，便可得到不同次谐波磁场对应的磁滞损耗和空载铁耗。针对风磨耗的损耗进行理论分析，并计算永磁同步电机因通风而产生的风力磨擦造成的损耗，针对从定子、转子和杂散损耗三方面对永磁同步电机的负载杂散损耗进行理论分析，并计算负载杂散损耗。该永磁同步电机损耗抑制方法，通过对铁芯、风磨损、铜损耗、杂损耗进行分析和计算，并且通过试验机进行测试，得出数据后，可以有效的优化出永磁同步电机降低损耗的数据方法。

A Loss Suppression Method for Permanent Magnet Synchronous Motor

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机损耗抑制方法
本专利技术涉及永磁同步电机
，具体为一种永磁同步电机损耗抑制方法。
技术介绍
在永磁同步电机驱动应用场合，会发生电机损耗。而电机损耗可分为恒定及负载损耗，恒定损耗包含风磨耗和铁损，是电机运行时的固有损耗，与电材料、制造工艺、结构设计、转速等参数有关，与负载大小无关。目前我国工业能耗约占总能耗的70%，其中电机能耗约占工业能耗的60%~70%，加上非工业电机能耗，电机实际能耗约占总能耗的50%以上。而现今高效节能电机应用比例低。从节能和环保的角度分析，高效电机推广和应用已成为一种无法逆转的趋势。所以我们亟需一种针对永磁同步电机损耗的统计、计算分析进行降低损耗，提高效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种永磁同步电机损耗抑制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种永磁同步电机损耗抑制方法，该方法包含以下步骤：S1、建立永磁同步电机铁耗计算模型，再考虑其频率的影响，便可得到不同次谐波磁场对应的磁滞损耗和空载铁耗；而永磁同步电机空载铁耗分为以下几部分：a基本铁耗：由材料厂商提供的损耗曲线计算得出的理想情况下的铁耗，由基波磁场的磁滞损耗和涡流损耗组成；b空载杂散损耗：主要包括：由加工、旋转磁化、小磁滞回线和涡流反作用使磁场分布不均匀引起的铁耗增量；永磁体产生的气隙谐波磁场引起的损耗增量；由定转子铁心开槽导致气隙磁导不均匀引起的铁耗增量；永磁体漏磁场在绕组和邻近金属结构件中产生的涡流损耗；定子空载电流磁场空间的谐波分量在定转子铁心、绕组、永磁体和邻近金属结构件中引起的损耗；c空载附加损耗：由定子时间谐波电流在定转子铁心、绕组、永磁体以及相关金属结构件中产生的损耗。S2、针对风磨耗的损耗进行理论分析，并计算永磁同步电机因通风而产生的风力磨擦造成的损耗；S3、针对从定子、转子和杂散损耗三方面对永磁同步电机的负载杂散损耗进行理论分析，并计算负载杂散损耗；S4、针对电机定子、转子电流引起的损耗，包括定子铜耗和转子铜耗，其大小与电机电流及绕组电阻值直接相关，因而在电机质量控制中，电磁线及铸铝转子铝的材质非常关键，并且进行理论分析，并计算铜的损耗；S5、对与永磁同步电机的额定电压进行统计与分析，（运行电压略低于额定电压（但不能低于10%，最好在2-3%之间）时，保证电机正常运行的同时，电机损耗要小；相反，当电机运行电压高于额定电压时，电机损耗会增加，若超出过多，电机电流增加过大甚至导致烧毁故障）；S6、将S2中定子磁动势分析着手，推导出永磁同步电机定子电流所产生的定子负载杂散损耗解析表达式，得出转子损耗的主要影响因素；S7、采用有限元法对多台永磁同步电机的负载杂散损耗进行了计算和实验测试，总结得到负载杂散损耗有限元计算结果的修正系数；S9、从麦克斯韦方程出发，推导出永磁体涡流损耗解析表达式,其积分形式如下；直接从麦克斯韦方程出发推导了永磁体涡流损耗解析计算表达式，为永磁体涡流损耗的抑制提供了依据；从麦克斯韦方程出发，推导出永磁体涡流损耗解析表达式。对三种永磁体涡流损耗测试结果表明公式计算误差为-5.3%~3.0%，并且，采用解析公式对分段法抑制永磁体涡流损耗进行了详细分析。S10、永磁同步电机的控制方法对永磁同步电机的损耗统一进行数据整理并分析，设计样机的定子、转子，并测试样机。优选的，S1中对分析电机的空载铁耗进行实验测试。优选的，空载铁耗还包括优化极弧因数减小空载铁耗和优化转子外圆减小空载铁耗。优选的，麦克斯韦方程组的积分形式反映了空间某区域的电磁场量(D、E、B、H)和场源(电荷q、电流I)之间的关系。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、该永磁同步电机损耗抑制方法，通过对铁芯、风磨损、铜损耗、杂损耗进行分析和计算，并且通过试验机进行测试，得出数据后，可以有效的优化出永磁同步电机降低损耗的数据方法。2、该永磁同步电机损耗抑制方法，通过对磁场量(D、E、B、H)和场源(电荷q、电流I)之间的关系，进行分析和计算，并且通过试验机进行测试，得出数据后，可以有效的优化出永磁同步电机降低损耗的数据方法。具体实施方式下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种技术方案：一种永磁同步电机损耗抑制方法，该方法包含以下步骤：S1、建立永磁同步电机铁耗计算模型，再考虑其频率的影响，便可得到不同次谐波磁场对应的磁滞损耗和空载铁耗；而永磁同步电机空载铁耗分为以下几部分：a基本铁耗：由材料厂商提供的损耗曲线计算得出的理想情况下的铁耗，由基波磁场的磁滞损耗和涡流损耗组成；b空载杂散损耗：主要包括：由加工、旋转磁化、小磁滞回线和涡流反作用使磁场分布不均匀引起的铁耗增量；永磁体产生的气隙谐波磁场引起的损耗增量；由定转子铁心开槽导致气隙磁导不均匀引起的铁耗增量；永磁体漏磁场在绕组和邻近金属结构件中产生的涡流损耗；定子空载电流磁场空间的谐波分量在定转子铁心、绕组、永磁体和邻近金属结构件中引起的损耗；c空载附加损耗：由定子时间谐波电流在定转子铁心、绕组、永磁体以及相关金属结构件中产生的损耗；S2、针对风磨耗的损耗进行理论分析，并计算永磁同步电机因通风而产生的风力磨擦造成的损耗，风磨消耗，也称为机械损耗，是恒定损耗之一，主要包括轴承摩擦损耗及通风系统损耗，对绕线式转子还存在电刷摩擦损耗。对于高效率电机，电机风扇大小、轴承密封型式对机械损耗影响特别明显，尤其是高转速电机更为敏感。电机功率越大，机械损耗在总损耗中所占比例也越大；S3、针对从定子、转子和杂散损耗三方面对永磁同步电机的负载杂散损耗进行理论分析，并计算负载杂散损耗；S4、针对电机定子、转子电流引起的损耗，包括定子铜耗和转子铜耗，其大小与电机电流及绕组电阻值直接相关，因而在电机质量控制中，电磁线及铸铝转子铝的材质非常关键，并且进行理论分析，并计算铜的损耗；S5、对与永磁同步电机的额定电压进行统计与分析；S6、将S2中定子磁动势分析着手，推导出永磁同步电机定子电流所产生的定子负载杂散损耗解析表达式，得出转子损耗的主要影响因素；S7、采用有限元法对多台永磁同步电机的负载杂散损耗进行了计算和实验测试，总结得到负载杂散损耗有限元计算结果的修正系数；S9、从麦克斯韦方程出发，推导出永磁体涡流损耗解析表达式,其积分形式如下；直接从麦克斯韦方程出发推导了永磁体涡流损耗解析计算表达式，为永磁体涡流损耗的抑制提供了依据。从麦克斯韦方程出发，推导出永磁体涡流损耗解析表达式。对三种永磁体涡流损耗测试结果表明公式计算误差为-5.3%~3.0%，并且，采用解析公式对分段法抑制永磁体涡流损耗进行了详细分析。S10、永磁同步电机的控制方法对永磁同步电机的损耗统一进行数据整理并分析，设计样机的定子、转子，并测试样机。S1中对分析电机的空载铁耗进行实验测试。空载铁耗还包括优化极弧因数减小空载铁耗和优化转子外圆减小空载铁耗。麦克斯韦方程组的积分形式反映了空间某区域的电磁场量(D、E、B、H)和场源(电荷q、电流I)之间的关系。尽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁同步电机损耗抑制方法，其特征在于：该方法包含以下步骤：S1、建立永磁同步电机铁耗计算模型，再考虑其频率的影响，便可得到不同次谐波磁场对应的磁滞损耗和空载铁耗；S2、针对风磨耗的损耗进行理论分析，并计算永磁同步电机因通风而产生的风力磨擦造成的损耗；S3、针对从定子、转子和杂散损耗三方面对永磁同步电机的负载杂散损耗进行理论分析，并计算负载杂散损耗；S4、针对电机定子、转子电流引起的损耗，包括定子铜耗和转子铜耗，其大小与电机电流及绕组电阻值直接相关，因而在电机质量控制中，电磁线及铸铝转子铝的材质非常关键，并且进行理论分析，并计算铜的损耗；S5、对与永磁同步电机的额定电压进行统计与分析；S6、将S2中定子磁动势分析着手，推导出永磁同步电机定子电流所产生的定子负载杂散损耗解析表达式，得出转子损耗的主要影响因素；S7、采用有限元法对多台永磁同步电机的负载杂散损耗进行了计算和实验测试，总结得到负载杂散损耗有限元计算结果的修正系数；S9、从麦克斯韦方程出发，推导出永磁体涡流损耗解析表达式,其积分形式如下；

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机损耗抑制方法，其特征在于：该方法包含以下步骤：S1、建立永磁同步电机铁耗计算模型，再考虑其频率的影响，便可得到不同次谐波磁场对应的磁滞损耗和空载铁耗；S2、针对风磨耗的损耗进行理论分析，并计算永磁同步电机因通风而产生的风力磨擦造成的损耗；S3、针对从定子、转子和杂散损耗三方面对永磁同步电机的负载杂散损耗进行理论分析，并计算负载杂散损耗；S4、针对电机定子、转子电流引起的损耗，包括定子铜耗和转子铜耗，其大小与电机电流及绕组电阻值直接相关，因而在电机质量控制中，电磁线及铸铝转子铝的材质非常关键，并且进行理论分析，并计算铜的损耗；S5、对与永磁同步电机的额定电压进行统计与分析；S6、将S2中定子磁动势分析着手，推导出永磁同步电机定子电流所产生的定子负载杂散损耗解析表达式，得出转子损耗的主...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏百战，杨亮，戚远航，
申请(专利权)人：电子科技大学中山学院，
类型：发明
国别省市：广东,44