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

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%。