磁体斜边永磁电机铁耗的解析计算
电机定转子铁耗、铜耗以及永磁体涡流损耗-概述说明以及解释
电机定转子铁耗、铜耗以及永磁体涡流损耗-概述说明以及解释1.引言1.1 概述:电机定转子铁耗、铜耗以及永磁体涡流损耗在电机运行中扮演着重要的角色。
这些损耗是电机运转过程中不可避免的，在一定程度上影响着电机的效率和性能。
电机定转子铁耗指的是电机铁芯在磁场变化中产生的磁滞损耗和涡流损耗，铜耗则是指电机中导电线圈内通电产生的电阻损耗，而永磁体涡流损耗则是永磁体在磁场中运转时产生的涡流损耗。
本文将重点探讨电机定转子铁耗、铜耗以及永磁体涡流损耗对电机性能的影响及其优化方法，为电机设计和运行提供理论指导和技术支持。
通过深入研究这些损耗机制，可以更好地理解电机能量转换过程中的能耗和效率问题，为推动电机技术的发展和提升电机性能做出贡献。
1.2 文章结构:本文将分为三个部分来探讨电机定转子铁耗、铜耗以及永磁体涡流损耗。
在第一部分引言中，将概述本文内容，介绍文章结构以及明确研究目的。
接下来的第二部分将详细讨论电机定转子铁耗、铜耗和永磁体涡流损耗的相关信息，分别进行深入分析。
最后在结论部分，将总结本文的主要观点，分析影响这些损耗的因素，并展望未来在减少电机损耗方面的研究方向。
通过这样的结构安排，我们希望能够全面、系统地探讨电机损耗问题，为相关领域的研究和实践提供一定的参考。
1.3 目的本文的目的是通过深入探讨电机定转子铁耗、铜耗以及永磁体涡流损耗的相关知识，揭示它们在电机运行中的重要性和影响因素。
通过对这些损耗的分析，我们可以更好地理解电机的运行机理，优化设计方案，提高电机的效率和性能。
同时，本文也旨在为相关领域的研究者和工程师提供有益的参考和指导，促进电机技术领域的发展和创新。
2.正文2.1 电机定转子铁耗电机定转子铁耗是电机运行过程中不可避免的损失，它主要包括磁滞损耗和涡流损耗两部分。
磁滞损耗是由于磁场的磁化和去磁过程中原子、分子在磁场中的定向运动导致的能量损耗，而涡流损耗则是由于磁场的变化引起导体中感应出的电流产生的能量损耗。
永磁同步电机不同工况下定转子铁耗分析_王鹏
析由驱动器谐波引入的铁耗时，若仍然沿用低频率时
的铁耗拟合参数则会引起计算结果不准确。本文采用
硅钢片厂商提供的铁耗低频及高频的曲线，分别拟合
出 2 套损耗系数，分别用于低频（2 kHz 以下）及高频
（2 kHz 以上）的铁耗计算，以保证有较高的计算精度。
磁通密度为正弦时，B( )=Bmsin( )，代入式（4）、式 （5 ）求得涡流损耗为
Iron Loss Analysis of PMSM in Different Driving Conditions
WANG Peng 1, CHEN Yang-sheng1, CHEN Zhi-chu 2
(1.College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310027, China; 2. Technology Center, Zhuzhou CSR Times Electric Co., Ltd., Zhuzhou, Hunan 412001, China)
对该电机铁心上的典型部位 a 、b ，二维时步有限 元计算后可获得磁密变化波形见图4~ 图7。
图 4 定子 a 点不同工况下的磁密分量波形
永磁电机节电率计算公式
永磁电机节电率计算公式今天咱们来聊一聊永磁电机节电率的计算，这可很有趣呢！想象一下，你家里有个小风扇，以前用的是普通电机，现在换成了永磁电机。
你会发现，好像每个月交的电费都变少了。
那怎么知道它到底省了多少电呢？这就需要用到节电率的计算公式啦。
比如说，以前那个普通电机的风扇，一个月要用10度电。
后来换上永磁电机的风扇后，一个月只用8度电。
那节省的电量就是10 - 8 = 2度电。
节电率呢，就是节省的电量除以原来用的电量。
就像我们分糖果一样，把节省的电量当作分出去的糖果，原来的电量当作原来总共有的糖果。
那这个风扇的节电率就是2÷10 = 0.2，也就是20%呢。
再举个例子吧。
学校里的饮水机，原来的电机很费电，一个月要50度电。
后来换了永磁电机，一个月只用40度电。
节省的电量就是50 - 40 = 10度电。
节电率就是10÷50 = 0.2，也是20%。
那这个计算公式写成字母的话，就是这样的。
假如原来的用电量是A度，换了永磁电机后的用电量是B度。
节省的电量就是A - B度。
节电率就是（A - B）÷A。
我们可以把这个公式想象成做蛋糕。
A就是原来做蛋糕需要的面粉量，B就是现在做同样大小蛋糕需要的面粉量。
（A - B）就是节省下来的面粉量，（A - B）÷A就是节省的面粉量占原来面粉量的比例，就像节电率一样。
永磁电机的节电率计算很简单吧。
知道了这个，我们就可以清楚地知道换了永磁电机后到底省了多少电。
这样我们就能更好地节约能源啦。
就像我们节约用水一样，节约电也是很重要的哦。
如果每个电器都能通过永磁电机节省电，那整个世界能节省好多好多电呢。
那我们就可以用这些电做更多有意义的事情，比如让更多的小朋友在晚上能有明亮的灯光看书学习。
所以，这个永磁电机节电率的计算虽然简单，但是意义可不小呢。
Maxwell 铁耗计算
Maxwell help文件为Maxwell 2D/3D的瞬态求解设置铁芯损耗一、铁损定义（core loss definition）铁损的计算属性定义（Calculating Properties for Core Loss (BP Curve)要提取损耗特征的外特性（BP曲线），先在View / EditMaterial对话框中设置损耗类型（Core Loss Type）是硅钢片（Electrical Steel）还是铁氧体（Power Ferrite）。
以设置硅钢片为例。
1、点击Tools>Edit Configured Libraries>Materials.或者，在左侧project的窗口中，往下拉会有一个文件夹名为definitions，点开加号，有个materials文件夹，右击，选择Edit All Libraries.，“Edit Libraries”对话框就会出现。
2、点击Add Material，“View / Edit Material”对话框会出现。
3、在“Core Loss Type”行，有个“Value”的框，单击，会弹出下拉菜单，可以拉下选择是硅钢片（Electrical Steel）还是铁氧体（Power Ferrite）。
其他的参数出现在“Core Loss Type”行的下面，例如硅钢片的Kh, Kc, Ke, and Kdc，功率铁氧体的Cm, X, Y, and Kdc。
如果是硅钢片，对话框底部的“Calculate Properties for”下拉菜单也是可以使用的，通过它可以从外部引入制造厂商提供的铁损曲线等数据（Kh, Kc, Ke, and Kdc）确定损耗系数（Core Loss Coefficient）。
4、如果你选择的是硅钢片，按如下操作：①从对话框底部的“Calculate Properties for”下拉菜单中选择损耗系数的确定方法（永磁铁permanent magnet、单一频率的铁损core loss at one frequency、多频率的铁损core loss versus frequency）, 然后会蹦出BP曲线对话框。
永磁无刷直流电机铁耗计算方法
永磁无刷直流电机铁耗计算方法
黄允凯;胡虔生;朱建国
【期刊名称】《电机与控制应用》
【年(卷),期】2007(31)4
【摘要】永磁无刷直流电机因其优良的性能,使用越来越广泛.准确计算铁耗对永磁无刷直流电机设计至关重要.依据分立铁耗计算模型,利用时步有限元法计算,提出了磁密波形法和磁密轨迹法两种只采用交变损耗计算系数进行电机铁耗计算的方法.通过并顾及交变磁化和旋转磁化的准确计算方法相比较,得出了最适合使用的方法.【总页数】5页(P6-9,56)
【作者】黄允凯;胡虔生;朱建国
【作者单位】东南大学,电气工程系,江苏,南京,210096;悉尼理工大学,悉尼 NSW 2007;东南大学,电气工程系,江苏,南京,210096;悉尼理工大学,悉尼 NSW 2007【正文语种】中文
【中图分类】TM273;TM351
【相关文献】
1.PWM供电变频电机铁耗工程计算方法研究 [J], 孙惠英;陈秀丽;余佩琼
2.高功率密度永磁无刷直流电机铁耗计算分析 [J], 张微;万彦辉;王卿;曹宽;胡锦垚
3.永磁同步电动机铁耗计算方法分析 [J], 于明湖;张玉秋;张波
4.高速永磁无刷直流电机铁耗的分析和计算 [J], 余莉;胡虔生;易龙芳;崔杨;黄允凯
5.PWM供电变频电机铁耗工程计算方法研究 [J], 孙惠英;陈秀丽;余佩琼
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永磁同步电机损耗构成
永磁同步电机损耗构成永磁同步电机是一种利用永磁体产生磁场与电流产生的磁场相互作用来实现能量转换的电机。
在永磁同步电机中，损耗构成是指在电机的运行过程中产生的各种能量损耗的来源。
了解和分析永磁同步电机的损耗构成对于提高电机的效率和性能具有重要意义。
永磁同步电机的损耗构成主要包括铜损、磁铁损耗和机械损耗。
铜损是指在电机的绕组中由于电流通过导线而产生的电阻损耗。
电机的绕组通常采用铜导线，当电流通过导线时，由于导线的电阻，就会产生一定的热量，从而导致能量的损耗。
铜损与电流的平方成正比，因此在设计电机时需要合理选择导线的截面积，以尽量减小铜损。
磁铁损耗是指在电机的永磁体中由于磁化和磁场变化而产生的能量损耗。
永磁体的磁化需要一定的能量，当电机运行时，永磁体的磁化会受到电流和温度的影响而发生变化，从而导致能量的损耗。
磁铁损耗与永磁体的材料和制造工艺有关，通常采用高性能的稀土永磁材料可以减小磁铁损耗。
机械损耗是指在电机的运行过程中由于摩擦和机械部件之间的能量转换而产生的损耗。
例如，电机的轴承和齿轮在运行过程中会产生摩擦，从而导致能量的损耗。
此外，电机的转子和定子之间也存在一定的间隙，当电机运行时，转子和定子之间会产生相对运动，从而导致能量的损耗。
除了以上几种主要的损耗构成外，还有一些次要的损耗来源，如铁心损耗和冷却损耗。
铁心损耗是指在电机的铁心部分由于铁磁材料的磁化和磁场变化而产生的能量损耗。
冷却损耗是指在电机的运行过程中由于散热器和冷却系统的能量消耗而产生的损耗。
为了提高永磁同步电机的效率和性能，需要采取一系列措施来减小损耗。
首先，在设计电机时可以选择低电阻率的导线和高性能的永磁材料，以减小铜损和磁铁损耗。
其次，可以采用先进的制造工艺和精密的加工技术，以减小机械损耗。
此外，还可以通过优化电机的结构和控制算法，以减小铁心损耗和冷却损耗。
永磁同步电机的损耗构成主要包括铜损、磁铁损耗和机械损耗，还包括一些次要的损耗来源。
永磁交流伺服电动机铁耗系数的研究
永磁交流伺服电动机铁耗系数的研究
随着永磁交流伺服电动机在工业领域的广泛应用，其高效、稳定、精准等特点受到了越来越多用户的青睐。
然而，由于电磁场的存在，电动机工作时会存在一定的铁耗。
铁耗系数是指单位时间内铁心中消耗的功率与电动机输出功率的比值。
其大小与电动机的设计、工况、材料等有关。
为研究永磁交流伺服电动机的铁耗系数，有以下几个方面需要考虑：
一是电动机的设计。
在设计电动机时，应充分考虑铁耗的影响，选择具有较小铁耗系数的材料和结构，精确计算电磁场分布和铁耗大小，以提高电动机的效率和寿命。
二是电动机的工况。
电动机在不同负载工况下的铁耗系数也是不同的，因此在实际应用时需根据具体情况进行调整和优化。
三是电动机材料的性能。
电动机中的铁心材料对铁耗系数有着重要影响。
为减少铁耗，应选择具有较低导磁率和较高矫顽力的材料，如硅钢片。
综上所述，研究永磁交流伺服电动机的铁耗系数是必要的，对提高电动机的效率和寿命具有重要意义。
电机损耗计算
Power loss：这个名词，出此刻11 及以前的版本。
指的是感觉电流对应的铜耗。
比方鼠笼式异步电机转子导条铜耗，永磁体涡流消耗等。
在12及更高版本中，该名词已更名为Solidloss 。
Solidloss：如上解说，出此刻12 及更高版本中，指的是大块导体中感觉电流产生的铜耗。
Coreloss：铁耗。
指的是依据硅钢片厂商供给的消耗曲线，求得的铁耗。
Ohmic_loss ：感觉电流产生的消耗的密度散布。
也就是Powerloss 或 Solidloss 的密度。
Stranded Loss R：电压源（非外电路中的）对应的绞线铜耗。
Stranded Loss：电流源，外电路中的电压源或电流源，对应的绞线铜耗。
铜耗问题，论述以下。
铜耗分为 2 部分，一是主动导体产生的，比方异步和同步电机定子绕组；二是被动导体产生的，比方鼠龙式异步电机转子导条。
主动导体一般是多股绞线（也就是stranded），被动导体一般是大块导体（solid）。
它们分别对应stranded loss(R)和 solid loss 。
主动导体消耗：需要设置导体为stranded，并施加电压源，电流源或外电路。
当施加的是电压源时，而且给定电机相电阻和端部漏电感（此处针对二维模型）值，则后办理中 results/createtransient report/retangular report/stranded loss R 就是主动导体的消耗，比方异步或同步电机的定子铜耗。
当施加的是电流源，外电路中的电压源或电流源时，后办理中results/createtransient report/retangular report/stranded loss 就是主动导体的消耗。
建议采纳电压源方法计算铜耗，因为电阻值是由用户指定的，而不是软件依据截面积和长度自动计算出来的，这样可以算得比较正确。
被动导体消耗：只要要给定被动导体的电导率，而且set eddy effect，则后办理中solidloss即是被动导体的消耗，比方鼠龙式异步电机转子导条。
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长 的计 算 时间在 实 际工 程 中不 便 采 用 ， 因此 有 必 要 研究 一种铁耗 的解 析 计 算方 法 ， 工 程设 计 和 优 化 为
提供必要的基本分析 手段． 文献 ［ ］ ８ 中为直角边缘
磁 体 的永磁 电机提 出 了解 析 计 算模 型 ， 中在 此铁 文 耗 改进算 法 的基础 上 ， 解析 法 分 析 了磁 体 斜 角边 用
径 向上 的最 大厚 度不 变．
铁耗 的测 量 值与 正弦 变化 的磁 通 密度 的 幅值 和 频率 都 有关 ， 可表 示 为
Ｐ ＝ ｈ Ｐ ｋ Ｂ ＋ｋ Ｂ ｐ ＋ ＝ ｈ ｏ （） １
式 中 ：。 ｐ 为总铁 耗 密 度 ； Ｐ ｐ 、 分别 为磁 滞 和 涡 流 损 耗密 度 ； ｔ 为转子 电角速 度 ， ｄ ｓ Ｂ为磁 通 密 度 幅 ｏ ｒ ／； ａ 值 ， ｋ 、 ｎ为与铁 芯有 关 的常 数． Ｔ； ｋ 和
（ ａｕａ Ｓ ｉｎｅＥ ｉｏ ） Ｎ ｔｒｌ ｃ ｃ ｄｔ ｎ ｅ ｉ
文章编号 ： ００５５ （０００ —ｏ２ｏ １０－ Ｘ ２１）７０６一５ ６
磁 体 斜边 永磁 电机铁 耗 的解析 计算 术
王海 田 李格 ， 洪宣 万如意
（． １ 上海交通大学 电子信息与 电气工程学院 ， 上海 ２ ０４ ； ． ０２ ０ ２ 中国科学院 等离子体物理研究所 ， 安徽 合肥 ２０ ３ ） ３０ １
表明： 磁体边缘斜 角技术能有效地减少铁耗． 实验和模型计算结果吻合 ， 验证 了该方法的
正确 性和 有效性 ．
关键词： 永磁 电机； 涡流损耗 ； 铁耗 ； 解析计算 中图分类号 ： Ｍ５３ １ Ｔ ０ ． ｄｉ１．９９ｊｉ ｎ １０ － ５ ．００ ０ ．１ ０： ３６／． ｓ．００５ Ｘ ２ １．７０ ０ ｓ ６ １
华 南 理 工 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
第 ３ 卷 第 ７期 ８
２１ ０ ０年 ７月
Ｊ ｕ ａ ｆ Ｓ ｕ ｈ Ｃｈ ｎａ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｆＴｅ ｈｎ ｌ ｇ ｏ ｒ ｌｏ ｏ ｔ ｉ ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｃ ｏ ｏ ｙ ｎ ｙ
Ｖ０１３８ ＮＯ． ． ７ Ｊｌ ２ ０ ｕｙ ０１
人、 数控机床采用 的伺服 电机等…． 永磁 电机 中无
转子 铜耗 ， 其铁 耗 所 占总损 耗 的 比例 比同功 率 等 但 级 的感应 电机 的铁耗 比例 高 ． 电机 内部 温 度是 影 响
永磁 电机 的性 能 的主 要 因 素 。 ． 此 国 内外 对 此 ｊ因
体， 实线 为斜角边 缘磁体 ． 了保证 磁体体 积恒定 ， 为
缘 技术对 定子 齿与 轭 的磁 通 密 度 的影 响 ， 出 了适 提
用 于任 意斜 角的铁 耗 模 型． 终 将 计算 结 果 与 实测 最 数 据进行 了对 比分析 ．
收稿 日期 ： ０ ９０ －５ ２０ ．８２
图 １ 永磁 电机一极 的截面尺寸
Ｆ ｇ １ Ｄｉ ｎ ｉｎ ｆ ｎ － ｏｅ ｓ ｃ ｉｎ ｏ ＭＳ ｉ． ｍｅ ｓ ｓ ｏ ｏ ｅ ｐ ｌ ｅ ｔ ｆＰ Ｍ ｏ ａ ｏ
基金项 目： 教育部博士点基金 资助项 目（０６２８１）上海 一 ２００４０２ ； 加拿大研究理 事会合作 基金 资助课题 （６ Ｎ７ １） 中国科 ０Ｓ ０１３ ；
学院合肥 物质科学研究 院院长基金项 目（ ＺＪ４ ； Ｙ Ｊ． ） 国家“ ７ ” ９ ３ 计划资助项 目（ ００ Ｂ ０ ０ ３ ２ １Ｇ １８０ ） 作者简介 ： 王海 田（９４ ） 男 ， １７ 一 ， 现就职于嘉应学院， 任讲师 ， 博士生， 主要从事永磁 电机性能优化与控制研究 ． ． ａ ： ｈｑ＠ Ｅｍ ｉ ｗ ｔｘ ｌ
永 磁体取 代 了 电励 磁 减 小 了 电机 尺 寸 ， 以永 所 磁 电机 特别适用 于高 性能 、 变速 和定 位起 动． 机器 如
１ 磁 体 斜 边原 理
表 面置 磁型 永 磁 电机结 构 如 图 １所 示 ， 了减 为
少 铁耗和 通风损 耗 ， 可以采用 磁体 斜边技术 ． 体边 磁 缘斜 角 为 ０ 如 图 ２所 示 ， 中虚 线 为直 角 边 缘 磁 ， 其
一
进行 了大量 的研究 ， 出 了诸 多 减少 电机 铁耗 的方 提 法及 铁耗 分析 模 型 ， 献 ［ — ］ 文 ４６ 中提 出优 化 转 子 结 构和 磁体形 状 减 少 铁 耗 ； 献 ［ ］ 文 ７ 中采 用 有 限 元 方 法对 采用磁 体斜 角边缘 减少铁 耗 的可行性 进行 了分
１ ３． ｏ ６ ｅ ｍ
十通讯作者 ： 李格 （９ ６） 男 ， １６ 一 ， 教授 ， 博士 ， 主要从事电机性能优化与控制研究． － ａ ： ｉ ＠ｉｐ 丑．ｌ Ｅ ｍ ｉ ｌ ｅ ｐ ． ｃｅ ｌ ｇ ＇ ｌ
第 ７期
王海 田 等 ： 磁体斜边永磁 电机铁耗 的解 析计算
６ ５
区
图 ２ 磁体斜边
摘
要 ：基 于 Ｓｅ ｎ等表 面置磁 型永磁 电机 （ ＭＳ 的改进 铁耗 算法 ， 导 了考 虑磁 体 ｌ ｍｏ Ｐ Ｍ） 推
边缘 斜 角时定 子齿与轭 的磁通 密度 的幅值 及其 时 间变化 率 的表 达 式 ， 出 了永 磁 电机 定 提
子齿 与轭 平均 涡流损耗 密度 的解析 计算 方法 ， 由此建 立 了永磁 电机铁 耗 的解析模 型． 结果
Ｆｉ ２ Ｂｅ ｅ ｉｇ ｅ ｅ ｆｍａ ｎ ｔ ｇ． ｖ ｌｎ ｄｇ ｓｏ ｇ ｅ
从 图 ３可知 ：
ＡＷ＝ｆｔ ０ ａ ｎ （） ６
式中： ＡＷ为 斜 角磁体 边缘 在 切 向 上 的宽 度 ； ｚ 永 为 磁体 厚 度．
采用 磁 体斜边 后 ， 磁体 在 转子 上 的跨度 将增 大 ， 在 但