基于快速有限元的永磁电机绕组涡流损耗半解析高效计算

作     者：曹龙飞 范兴纲 李大伟 曲荣海 刘京易 Cao Longfei;Fan Xinggang;Li Dawei;Qu Ronghai;Liu Jingyi

作者机构：强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学)武汉430074 

出 版 物：《电工技术学报》 (Transactions of China Electrotechnical Society)

年 卷 期：2023年第38卷第1期

页      面：153-165页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52007069)。 

主　　题：永磁电机 绕组涡流损耗 导体排布模型 快速有限元 半解析算法 

摘      要：随着永磁电机朝着高效化和轻质化方向发展,其功率密度和转速越来越高,使得绕组交流铜耗增加,从而导致电机局部过热、效率降低。该文以永磁电机为研究对象,着重研究绕组涡流损耗的产生机理及计算方法,提出基于快速有限元的绕组涡流损耗半解析算法。首先,介绍借助快速有限元提取槽漏磁的方法,并构建导体排布模型;其次,推导了导体涡流损耗的低频和高频解析计算方法,并通过搭建基于Matlab和开源有限元软件FEMM的仿真平台将提出的半解析方法予以实现,并与传统商用有限元软件仿真结果进行对比;最后,通过实验进一步验证了其准确性。结果表明,该方法的计算速度提高了近100倍,在较大频率范围内误差小于5%。