永磁球形電動(dòng)機(jī)永磁體渦流損耗計(jì)算與溫升分析.pdf

1、隨著機(jī)器人等高新技術(shù)的快速發(fā)展，單軸可以實(shí)現(xiàn)三自由度運(yùn)動(dòng)的永磁球形電動(dòng)機(jī)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。其中，永磁體渦流損耗的計(jì)算與電動(dòng)機(jī)的溫升分析一直是永磁球形電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問題。目前，永磁體材料大多采用釹鐵硼，這是因?yàn)槠渚哂休^高的矯頑力和剩磁，但它的電導(dǎo)率較高，諧波會(huì)在永磁體內(nèi)感應(yīng)出大量的渦流。而渦流損耗的聚集將會(huì)使永磁體的溫度升高，甚至導(dǎo)致部分不可逆退磁。因此，溫升問題直接關(guān)系到電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能甚至是壽命，很有必要對(duì)永磁球形電動(dòng)機(jī)的溫升

2、進(jìn)行分析。本文則主要圍繞永磁球形電動(dòng)機(jī)永磁體渦流損耗與電動(dòng)機(jī)溫升相關(guān)問題展開研究。
　　永磁球形電動(dòng)機(jī)的磁極呈球面錐體結(jié)構(gòu)，各定子線圈相互獨(dú)立分布于定子球殼內(nèi)表面。針對(duì)這些特性，本文提出了一種計(jì)算永磁球形電動(dòng)機(jī)永磁體渦流損耗的三維解析模型，該模型將雙重傅里葉級(jí)數(shù)法與矢量磁位解析法相結(jié)合。首先利用雙重傅里葉級(jí)數(shù)法求得定子內(nèi)徑處電流密度分布，繼而將其作為邊界條件，借助三維拉普拉斯方程，獲得了矢量磁位的特解，最后推導(dǎo)得到了永磁球形電動(dòng)機(jī)

3、永磁體渦流損耗的解析表達(dá)式。該模型充分考慮到了時(shí)間諧波與空間諧波與渦流損耗的關(guān)系，并分析了不同的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)永磁體渦流損耗的影響。
　　在計(jì)算得到了永磁體渦流損耗的基礎(chǔ)上，討論了作為熱源的諸如永磁體磁滯損耗與銅耗。應(yīng)用這些熱源，建立了永磁球形電動(dòng)機(jī)的三維等效熱網(wǎng)絡(luò)模型。結(jié)合永磁球形電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸和材料屬性，得到了各溫升節(jié)點(diǎn)間的等效熱阻值。應(yīng)用該熱網(wǎng)絡(luò)模型分析了不同轉(zhuǎn)速與負(fù)載對(duì)電動(dòng)機(jī)溫升的影響情況，并采用有限元法對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了