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无铁心轴向磁场永电机涡流损耗与内部温度场研究综述报告
摘要：
本文对无铁心轴向磁场永电机涡流损耗与内部温度场研究进行了综述。首先介绍了无铁心轴向磁场永电机的基本结构和工作原理。然后，详细介绍了无铁心轴向磁场永电机涡流损耗的原因及其影响因素，并分析了降低涡流损耗的方法。接着，阐述了内部温度场对无铁心轴向磁场永电机性能的影响，并介绍了常见的温度传感器和测量方法。最后，总结了当前相关研究的不足与未来研究的方向。
关键词：
无铁心轴向磁场永电机；涡流损耗；内部温度场；温度传感器；测量方法
一、无铁心轴向磁场永电机的基本结构和工作原理
无铁心轴向磁场永电机是一种新型的高效率电机，相比传统的铁心电机具有更小的体积、更轻的重量和更高的功率密度。其基本结构如图1所示。
图1无铁心轴向磁场永电机结构
其中，转子由若干个磁钢板和铜导体环组成。定子则是一个异步电机的定子，由若干个定子线圈组成。当异步电机工作时，定子线圈中会产生旋转磁场，进而通过空气间隙作用于转子磁钢板上的永磁体。转子受到磁场作用后，会随着旋转磁场运动，转子铜导体环中也会产生感应电流。这个感应电流就是转子涡流损耗的主要来源。
二、无铁心轴向磁场永电机涡流损耗的原因及其影响因素
由于无铁心轴向磁场永电机的铁心为零，因此旋转的磁场必须穿过空气间隙进入到转子中，这就导致了涡流损耗。涡流损耗不仅会损失电机的机械功率，而且会增加电机内部的温度升高，从而影响电机的性能和寿命。
涡流损耗的大小与转子材料、永磁材料、电机结构、工作条件等因素均有关系。较优的转子材料可以有效降低涡流损耗，例如高导电性的铜或铝，及钎焊在磁钢板中的转子铜条。永磁材料的磁能密度也影响涡流损耗的大小。电机结构的设计和气隙的大小也是影响涡流损耗的重要因素。
三、如何降低无铁心轴向磁场永电机涡流损耗
为了降低无铁心轴向磁场永电机的涡流损耗，可以采取以下措施：
1.选择好的转子导体材料：较优的转子导体材料可以降低涡流损耗。例如在磁钢板上钎焊厚度为0.1mm的纯铜箔和厚度为0.6mm的纯铜板，可以将涡流损耗降低到原来的5%以下。
2.优化气隙大小：合适的气隙大小可以降低涡流损耗。通过数值模拟方法可以得到较好的气隙设计方案。一般而言，将气隙控制在0.5mm左右可以获得理想的效果。
3.优化永磁材料的选择：永磁材料的磁能密度对涡流损耗有很大的影响。若选择较优的永磁材料，可以有效降低涡流损耗。
四、无铁心轴向磁场永电机内部温度场的研究
无铁心轴向磁场永电机的涡流损耗会引起电机内部的温度升高，而高温环境会对电机的性能和寿命产生较大影响。因此，了解电机内部温度场分布情况对电机的运行管理和寿命预测具有重要意义。
通常，研究电机内部温度场的方法包括实验测试和数值模拟两种。在实验测试方面，温度传感器是一种重要的测量手段。热电偶和红外测温仪是常用的温度传感器，也有部分研究者采用红外热像仪对电机内部温度场进行测量。在数值模拟方面，热传导方程是描述电机内部温度场的基础方程，结合电机的材料参数和外界工况，可以通过数值求解程序得到电机内部温度场的分布情况。
五、总结和展望
无铁心轴向磁场永电机具有体积小、重量轻、功率密度高的优点，但涡流损耗和内部温度场升高也是其在实际应用中需要克服的问题。目前，国内外已有许多研究在涡流损耗和内部温度场的分布及控制方面取得了较好的成果。未来的研究方向可以从两个方面展开：一是继续深入探究涡流损耗和内部温度场的影响机制和控制方法；二是对电机系统的优化设计和控制策略进行研究，以实现电机的高效、稳定和可靠运行。