基于ANSYS Maxwell 2D 分析异步起动永磁同步电机的铁损耗随负载变大而减小

清心笔记—2020.6.1

在唐任远院士的经典之作《现代永磁电机理论与设计》一书中第175页提到：稀土永磁同步电机的铁耗随负载变大而减少，这个现象很多人不明白。为什么不是电机负载越大而铁损耗越大？为弄清问题，根据（6-18）公式，E0为空载反应电动势，是由电机空载磁场切割定子绕组产生，其大小与绕组匝数和气隙基波磁场强度有关，当电机制成后，这个参数已确定，式中Id、Iq、Xad、Xaq分别为直轴电流、交轴电流、直轴反应电抗、交轴反应电抗。根据（6-19）公式，气隙合成磁通主要由气隙基波合成电动势决定。而绕组匝数、绕组系数、气隙磁场波形系数，三者对于已制成的电机是不变的。因此只要能证明气隙基波合成电动势随电机负载增多而减少，即可证实电机的铁损耗随负载增加而减少。为减少编幅，以下仅给出求解结果。

书中原文：

求解依据：

由电机学可知，同步电动机的运行时的功率与功率角（简称功角θ）大小有密切关系，根据功角大小也可判断电机是运行于发电机还是电动机状态。根据这一特性，基于ANSYS Maxwell 2D 分析时，可以扫描一系列功角，得出对应的负载转矩与气隙基波合成电动势即可。（6-20）为异步起动永磁同步电动机的输入功率求解公式。（6-21）为某台异步起动永磁同步电机的工作特性剖分参数表，由表可知，输入功率随的功角变化而变化。

6-20

6-21

求解结论：

由求解结果图1得出负载转矩的平均值和气隙合成电动势的最大值,当功角超过45°后，气隙合成电动势开始减小。而图2是对应图1的功角负载转矩，当功角达到60°时，负载转矩还没有达到最大。至此，说明上述的设定是正确的。

图1

图2

上述笔记仅这个人在学习过程中的一点总结，纯属自娱自乐，如有类同，纯属巧合。