曾颖宇， 蒋晓华

(清华大学 电机工程与应用电子技术系,北京 100084)

脉宽调制电压激励下电机永磁体涡流有限元计算的比拟等效方法

曾颖宇， 蒋晓华

(清华大学 电机工程与应用电子技术系,北京 100084)

永磁体涡流损耗计算是永磁电机热分析的关键问题之一。运用电机学基本理论与电磁场解析法提出一种比拟方法，使得高脉宽调制开关频率下的永磁体涡流问题可以用低开关频率模型进行比拟。在相同过渡过程时间内，比拟模型可以减少时步有限元法的计算步数，使永磁体涡流有限元分析的时间得以缩短。以表贴式永磁电机为例，对所提出的比拟等效方法用有限元算例进行检验，比拟比例取为3。计算结果表明，比拟等效模型的计算时间减少到原问题的1/4以下，比拟等效模型与原问题电机电流谐波幅值相对误差小于2.36%，永磁体涡流损耗相对误差小于0.48%。

脉宽调制开关频率; 永磁体; 涡流损耗; 有限元; 比拟等效

0 引 言

由于高转矩密度和良好的低速高转矩输出性能，永磁电机在可再生能源和电气化交通等方面的应用越来越广泛。在逆变器驱动下，脉宽调制(Pulse Width Modulation, PWM)中的谐波电压在永磁电机的永磁体中激发涡流，从而导致永磁体温度升高，使得永磁体磁性能下降甚至导致失磁[1-4]。通常采用适当的周向、轴向分块以减少永磁体涡流损耗[5-6]。准确的涡流损耗是计算永磁体温升和校核抗失磁能力的关键[7-10]。

永磁体涡流问题的解析求解方面，运用格林函数[11]、子域联立求解[12-14]、气隙磁场谐波分解[15]等方法可以得到涡流分布的解析表达式。……