磁石鋼の渦電流損解析に基づいて永久磁石モータのロータ温度上昇の影響と改善策について考察した

希土類永久磁石同期ブラシレスモーター（REPMSM）は、小体積、軽量、高効率などを備えており、基本波の損失がないローターは理論的にはローターの温度上昇が低いはずですが、現実はそうではありません。



筆者らが開発した希土類永久磁石同期モータの安全性を高めるタイプを例に、1,25℃までのロータ温度上昇試験を行った。 Cの現象。ローターの温度が高すぎると、NDFEB永久磁石が減磁する危険性があり、モーターの通常の動作に影響を与えます。



本稿では、ローターの温度上昇が大きすぎる原因を分析し、温度上昇を抑える対策を提案します。



1: 非同期モータのステータにおける REPMSM ステータのロータ構造、一般的にロータ構造の構造を指します。



REPMSMローター、シャフトとローターコア、プレート積層体で構成される永久磁石ローターコアのかご型非同期始動による記事。図1に示すように、ローターコアにNDFEB永久磁石を充填し、同時に鋳造アルミニウム製ケージを形成します。



非同期モーター始動プロセスでは、ステーター中通人の電機子巻線が三相交流（AC）のバランスをとり、回転磁界の円形パターンを形成します。ローターが静止している場合、マウスケージを回転させ、線を切断し、交流電流（AC）を誘導して交流磁場を形成し、ステーター磁場とともにローターが回転し始めます。



ローター速度が同期速度に近づくと、ケージバーに誘導電流は発生しなくなり、永久磁石の同期回転によって形成される一定の磁場によって、ステーター磁場が通常の動作に戻ります。



2 ローター温度上昇の理由: モーターが作動すると発熱し、マシンが失われるからです。 REPMSM 同期動作には、永久磁石ロータ損失や高調波損失などを含みます。



2. 1) 永久磁石の損失: 抵抗率の概要は (1. 44Ω; l0ˉ)Ω・M であり、一定の導電率を持ち、交流磁界で渦電流損失が発生します。熱伝導率7.7卡路/mのまとめ。 h 。 ℃、熱伝導が悪い。 NDFB磁石は錆びやすく、酸化しやすく、熱を外部に伝導し、ローターの温度上昇を促進します。



2. 2) 高調波損失: コギング効果、ステーター磁界、モーターのエアギャップ磁界の高調波などの要因によって影響され、非常に複雑です。ロータの動きに対してエアギャップ内で異なる速度の高調波磁場が発生し、ロータコアとラットケージバーに電流が誘導され、高調波損失が発生し、ロータの温度が上昇します。



3 つの温度低下対策: 上記の分析により、これらの問題を解決する方法は次のとおりです。



3. 1) 永久磁石のセグメント化、層化: 永久磁石の配置は材料の全長ではなくなりましたが、図 2 に示すように、永久磁石をいくつかの小片または複数の層に分割することができます。 (永久磁石層) 表面電気泳動処理により、渦電流損を低減し、ローターの温度上昇を低減します。



3. 2) ギャップの増加: 非同期モーターの場合、ギャップの増加により磁束漏れが増加し、界磁電流が増加し、効率が低下します。希土類永久磁石同期モータの場合、エアギャップを大きくすると、高調波エアギャップ磁界の磁気抵抗と高調波漏れ抵抗が増加し、架橋度の磁束が減少し、高調波電流が弱まり、ロータの表面損失と高調波損失などが減少し、温度上昇を抑える効果があります。



3) ローターはハーフクローズドエルスロットまたはクローズドスロットを使用します。これにより、ローターコアの表面損失と歯の損失内のパルス振動を減らすことができ、エアギャップの有効長が減少し、力率が改善され、エアギャップパーミアンス高調波パルス振幅値が減少し、高調波損失によって引き起こされるパーミアンス高調波が減少します。



4) 適切なスロット調整を選択します。高調波周波数、ローター スロット番号が低いほど、損失が大きくなります。落ち着いて、ロータースロット数が1に近く、ロスが最小限に抑えられるように、可能な限り密な溝を選択してください。



5）固定子巻線二重巻線短距離分布：必要に応じて異なるスパンを選択する二重巻線短距離分布は、高次高調波を低減でき、基本波起電力の低減が大きくないため、波形エアギャップ磁界を効果的に改善し、高調波損失を低減し、温度上昇を低減します。



6) 高品質の ndfeb 永久磁石を選択します。実際のアプリケーションでは、同じブランドの ndfeb 永久磁石の異なるメーカーの性能差が大きくなります。 NDFB のグレード、サイズ、渦電流損失、熱伝導率も異なります。高性能 ndfeb 永久磁石材料の熱伝導率が大きいものを選択すると、磁性鋼の熱伝導に有利になり、ローターの温度上昇が低くなります。



4プロトタイプの改善策とローター温度上昇の影響：上記の分析から、プロトタイプブランドで使用されているndfeb永久磁石は、以前の33uhで40shによる新しい温度上昇テストにより、ステーターコアの温度は80℃、温度は51℃、ローターコアの温度は140℃、温度は110℃でした。永久磁石ロータのコア温度が10℃低下した後の変化は、ロータの永久磁石渦電流損の温度上昇に大きく影響します。



5 エピローグ: この記事は、希土類永久磁石同期モーターのローターの温度上昇が高すぎる理由を議論し、ローターの温度上昇を下げる解析方法を提案します。永久磁石ブランドはオリジナルのプロトタイプをテストし、永久磁石の渦電流損失がローター温度に大きな影響を与えることを示しました。そこで、モーターの製造工程で永久磁石を採用したり、ローターの温度上昇を抑えるなどの多層的な対策を講じることができます。