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电机永磁材料的磁场有限元分析

2023-05-05 19:13阅读：

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编辑：杭州那泰科技 www.nataid.com
电机永磁材料的磁场有限元分析
永磁体材料的有限元分析性能在一定程度上决定子高速电机的尺寸和性能。选择永磁材料时需要考虑：
1)为了提高电机的力能密度和效率，应该选用剩余磁通密度、矫顽力和最大磁能积较大的永磁材料。
2)永磁材料的退磁曲线在允许工作温度范围内应该呈线性变化。为了保证永磁转子工作温度不超过永磁体的退磁温度，应选用耐高温的永磁材料。
由于永磁转子承受巨大的离心力，永磁材料的机械性能也是选择时需要考虑的问题。综合技术要求和材料成本，目前在高速永磁电机设计中，多选用耐高温的烧结钱铁硼永磁材料。
烧结钱铁硼是一种类似于粉末冶金的永磁材料，能承受较大的压应力(1000MPa，但不能承受大的拉应力，其抗拉强度一般低于抗压强度的十分之一80MPa)。如果没有保护措施，永磁体无法承受转子高速旋转时产生的巨大离心力。
保护永磁体的方法之一，是在永磁体外面加一高强度非导磁保护套，永磁体与护套问采用过盈配合。另外一种保护方法是用采用碳纤维绑扎永磁体。与采用非导磁钢保护套相比，碳纤维绑扎带的厚度要小，而且不产生高频涡流损耗。然而，碳纤维是热的不良导体，不利于永磁转子的散热了。强度分析的主要目的，是通过静态和高速旋转时动态的应力分析，校验永磁体和护套是否能够承受所允许的应力，保证高速电机的安全运行。由于永磁体能够承受很大的压应力而不能承受较大的拉应力，永磁体和保护套之问需要采用过盈配合，使永磁体静态承受一定的压应力，补偿高速旋转时离心力产生的拉应力，使永磁体承受的拉应力在材料所许可的范围之内。需要给永磁体施加多大的预压力，永磁体和保护套之问需要采用多大的过盈量，是转子强度分析所要解决的问题。
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