稀土永磁电机电磁场有限元分析及启动性能仿真

（宁德师范学院 数理学院，福建 宁德 352100）

随着各种高性能永磁材料的出现，永磁同步电机以其高效能、结构简单、运行经济、维护方便等优越性能，被广泛应用于各个领域。我国稀土资源位居世界前列，这对研发高性能稀土永磁同步电机，实现节能减排、可持续发展的新型社会有着深远意义[1-3]。由于永磁同步电机的磁路结构较为复杂，传统的计算设计方法准确度较差，求解不易，且精度低，针对此难题本文利用有限元分析法，以XYT132S-4型5.5 kW稀土永磁同步电动机为研究对象，建立电磁场仿真模型，经过前处理、求解和后处理三个步骤分析了稀土永磁同步电动机的电磁场参数，进而对电机的启动过程进行仿真。

1 永磁同步电机建模

1.1 二维建模

电机生产厂家提供的XYT132S-4型5.5 kW稀土永磁同步电动机结构参数见表1，槽型及永磁体尺寸见表2。通过有限元分析软件可建立稀土永磁同步电机定、转子的四分之一结构图，如图1～2所示。

表1 永磁同步电机结构参数

表2 永磁同步电机槽型及永磁体尺寸

图1 永磁同步电机四分之一结构图

图2 定子槽型图

1.2 定义材料属性

各种材料的性能设置如下：

（1）定、转子选用DW465-50硅钢片。设置过程中还应注意硅钢片的叠压系数，本文设置为0.94，另将叠压方向设为V(3)，即Z轴方向。

（2）鼠笼条材料：铸铝；相对磁导率 1.000 02；电阻率：2.3E-007 Ω·m。

（3）稀土永磁材料为NdFeB(35SH)，永磁材料沿厚度hm方向充磁，剩磁密度Br≥1.15T，矫顽力Hc≥875KA/m。

1.3 划分网格及边界条件

网格剖分是有限元法求解的基础，网格剖分的质量不仅对计算时间有较大的影响，而且影响计算精度[4-6]。……