王小雷



一种功率型无铁芯AFPM电机绕组涡流损耗抑制方法

王小雷

(中国船舶重工集团公司 第705研究所昆明分部, 云南 昆明, 650118)

用于水下航行体推进装置的功率型无铁芯永磁盘式(AFPM)电机定子绕组由于直接暴露在交变磁场中, 会产生很大的涡流损耗, 从而影响电机性能。本文推导了2种截面导体在交变磁场中的涡流损耗计算公式, 提出了使用股间绝缘细绞合线代替原有扁平矩形导线来减少涡流损耗, 建立了等效直线电机2D有限元模型, 分析计算了绕组涡流损耗, 同时通过11 kW原理样机损耗试验, 验证了相关理论与计算方法的可行性和准确性。

水下航行体; 永磁盘式电机; 功率型; 绕组; 涡流损耗

0 引言

盘式电机是一种气隙为平面、磁场方向为轴向的电机, 其轴向尺寸较短, 适合薄型安装, 且可通过轴向级联增加功率。由于盘式电机的结构与传统径向磁场电机有着很大的不同, 易于制成无铁芯结构, 这使得盘式电机具备无定子铁芯损耗与转矩脉动、输出转矩平稳、噪声较小、效率高等特点[1]。随着永磁材料的发展, 目前我国已有多种型号无铁芯永磁盘式(axial flux permanent magnet, AFPM)电机研制成功的报道。但这类电机大多为小功率型(数瓦～数百瓦), 应用领域主要集中在伺服和控制技术方面。而适用于水下航行体推进装置用的功率型无铁芯AFPM电机仍处于试制阶段, 限于技术的原因, 如定子绕组涡流损耗较大等, 该类电机的工程化进展较为缓慢。目前专门研究永磁盘式电机定子绕组涡流损耗的相关文献较少, 文献[2]和[3]针对AFPM电机的涡流损耗进行了分析研究, 文献[4]和[5]提出了在无铁芯AFPM电机中的定子绕组涡流损耗的计算公式。……