先进汽车缓速器永磁体失磁特性的分析和试验

在分析风冷式永磁缓速器的转子涡流去磁场过程中，作如下简化和假定：

1）转子简化成圆环，忽略转子外表面散热叶片的影响。

2）转子电导率为常数，其磁导率不受温度影响，且不考虑磁路的磁滞损耗和杂散损耗的影响。

3）忽略涡流场中位移电流及磁场的空间高次谐波。

为减小模型的尺寸，有效地节省计算资源，故建立永磁缓速器1/16模型，在上述假定下，缓速器求解区域如图4-20所示。

图4-20 永磁缓速器1/16模型

转子内部出现涡电流，须用矢量磁位A_z求解。考虑到转子中的饱和效应，则A_z满足非线性的准泊松方程。在转子外径DE和定子内径FG上，磁场满足A_z=0，即满足第一类齐次边界条件；在DF和EG线上满足A_z∣DF=-A_z∣EG，即满足周期性边界条件。所以涡流去磁场的准泊松方程边值问题为

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式中，J_z是电流密度；v是磁阻率。

式（4-70）即为缓速器中电磁场求解表达式。涡流产生反向磁场，对永磁体所产生的磁场有削弱作用，即永磁体中的磁动势为

Φ_m′=Φ_m-Φ_e （4-71）

式中，Φ_m是永磁体的磁动势；Φ_e是涡流产生的反向磁动势。

通过电磁场有限元分析软件数值模拟永磁缓速器工作时的电磁场分布，可得到永磁缓速器工作时永磁体的比磁导P_c。

图4-21 永磁缓速器转子在转速为3000r/min时的转子涡流场分布

为分析永磁体失磁的极限情况，本章分析和试验风冷式永磁缓速器的失磁特性。永磁缓速器结构参数情况为：转子的外圆直径为386mm，内圆直径为360mm，轴向长度80mm，材料为20CrMo，电导率为7×10⁶（Ω·m）^-1；16块永磁体，工作气隙为1mm，永磁体规格为钕铁硼N35SH。图4-21为永磁缓速器转子在转速为3000r/min时的转子涡流场分布，最大涡流产生在永磁体运动方向端面处的转子上，此处的反向磁场最大，也最易引起永磁体失磁，最大涡流密度为2×10⁸A/m²。