經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展推動了永磁電機(jī)產(chǎn)業(yè)專業(yè)化趨勢的進(jìn)一步形成，對電機(jī)相關(guān)性能、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品運(yùn)行穩(wěn)定性等方面都提出了更高的要求，永磁電機(jī)要想在更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域獲得發(fā)展，必須從各個環(huán)節(jié)強(qiáng)化相關(guān)性能，使得電機(jī)的整體質(zhì)量和性能指標(biāo)都達(dá)到更高水準(zhǔn)。

對于永磁電機(jī)來說，鐵心是電機(jī)內(nèi)非常重要的組成部分，對于鐵心材料的選擇，需要充分考慮導(dǎo)磁性能能否滿足永磁電機(jī)工作需要。通常情況下，永磁電機(jī)都選擇電工鋼作為鐵心材料，其主要原因就是電工鋼在導(dǎo)磁性能方面的表現(xiàn)較好。

電機(jī)鐵心材料的選擇對于永磁電機(jī)的整體性能以及電機(jī)成本控制都有非常重要的影響，當(dāng)永磁電機(jī)進(jìn)行制造、裝配和正式運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中會在鐵心上形成一定的應(yīng)力。而應(yīng)力的存在會直接影響到電工鋼片的磁導(dǎo)性能，造成導(dǎo)磁能力不同程度的下降，永磁電機(jī)的性能因此會有所下降，并且會增加電機(jī)損耗。

在永磁電機(jī)的設(shè)計(jì)制造中，對材料的選擇和利用要求越來越高，甚至接近材料性能的極限標(biāo)準(zhǔn)和水平，作為永磁電機(jī)鐵心材料的電工鋼，在相關(guān)應(yīng)用技術(shù)以及鐵耗精確計(jì)算等方面必須達(dá)到非常高的精確度要求，才能滿足實(shí)際需要。

原來所運(yùn)用的傳統(tǒng)電機(jī)設(shè)計(jì)的方法計(jì)算電工鋼的電磁特性顯然是不準(zhǔn)確的，因?yàn)檫@些常規(guī)方法主要針對常規(guī)條件，計(jì)算結(jié)果會有較大偏差。因此，需要一種新的計(jì)算方法針對應(yīng)力場條件下的電工鋼導(dǎo)磁性能和鐵損情況進(jìn)行精確計(jì)算，使得鐵心材料的應(yīng)用水平更高，永磁電機(jī)的效率等性能指標(biāo)達(dá)到更高水平。

鄭永等研究人員以鐵心應(yīng)力對永磁電機(jī)性能的影響為主要內(nèi)容，結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析，探討了永磁電機(jī)鐵心材料的應(yīng)力磁性能和應(yīng)力鐵損性能的相關(guān)機(jī)理。永磁電機(jī)工況下的鐵心所受應(yīng)力影響，應(yīng)力來源有很多種，且各種應(yīng)力來源呈現(xiàn)出很多完全不同的性質(zhì)。

從永磁電機(jī)定子鐵心應(yīng)力形式來看，其形成的來源包括沖剪、鉚焊、疊壓、機(jī)殼過盈裝配等，而影響面積最大最顯著的是機(jī)殼過盈裝配導(dǎo)致的應(yīng)力作用。對于永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子而言，其承受的應(yīng)力來源主要包括熱應(yīng)力、離心力、電磁力等，相比普通電機(jī)，永磁電機(jī)正常情況下的轉(zhuǎn)速比較高，同時(shí)在轉(zhuǎn)子鐵心部位還要設(shè)置隔磁結(jié)構(gòu)。

因此，離心應(yīng)力是最主要的應(yīng)力來源。永磁電機(jī)機(jī)殼過盈裝配導(dǎo)致產(chǎn)生的定子鐵心應(yīng)力主要以壓應(yīng)力方式存在，其作用點(diǎn)集中在電機(jī)定子鐵心的軛部，應(yīng)力方向表現(xiàn)為圓周切向。而永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子離心力形成應(yīng)力性質(zhì)是拉應(yīng)力，該應(yīng)力幾乎完全作用在轉(zhuǎn)子的鐵心上，其最大離心應(yīng)力作用在永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子隔磁橋與加強(qiáng)筋交匯的地方，使得該部位容易因此發(fā)生性能下降的情況。

鐵心應(yīng)力對永磁電機(jī)磁場的影響

對永磁電機(jī)關(guān)鍵部位磁密變化進(jìn)行分析，在飽和作用影響下電機(jī)轉(zhuǎn)子加強(qiáng)筋及隔磁橋等處的磁密度并沒有太大變化。電機(jī)定子以及主磁路等位置磁密度有非常顯著的變化。這也可以進(jìn)一步說明永磁電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中鐵心應(yīng)力對于電機(jī)磁密度分布以及導(dǎo)磁性能的作用。

應(yīng)力對鐵心損耗的影響

因?yàn)槭艿綉?yīng)力作用，永磁電機(jī)定子的軛部壓應(yīng)力會比較集中，該部位損耗較大，性能明顯惡化，永磁電機(jī)定子軛部存在較大的鐵耗問題，尤其是定子齒軛交接部位鐵耗受應(yīng)力影響增加幅度最大。研究通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)永磁電機(jī)鐵耗因?yàn)槔瓚?yīng)力影響增加了40%-50%，這一增加幅度還是比較驚人的，因此也造成了永磁電機(jī)總損耗的顯著增加。通過分析還可以發(fā)現(xiàn)，電機(jī)鐵耗是壓應(yīng)力影響導(dǎo)致定子鐵心形成的主要損耗形式，對于電機(jī)轉(zhuǎn)子來說，運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下鐵心處于離心拉應(yīng)力狀態(tài)下，不但不會增加鐵心損耗，反而還會有一定的改善效果。

應(yīng)力對電感量與轉(zhuǎn)矩的影響

電機(jī)鐵心磁感性能在鐵心應(yīng)力條件下發(fā)生惡化，其軸電感會一定程度降低，具體分析永磁電機(jī)磁路，軸磁路主要包括三個部分：氣隙、永磁體和定轉(zhuǎn)子鐵心，其中，永磁體是最主要的部分基于這一原因，當(dāng)永磁電機(jī)鐵心磁感性能發(fā)生改變時(shí)，并不能造成軸電感發(fā)生很大的變化。

永磁電機(jī)氣隙與定轉(zhuǎn)子鐵心共同構(gòu)成的軸磁路部分，與永磁體磁阻量相比小得多，將鐵心應(yīng)力的影響充分考慮，磁感性能發(fā)生惡化，軸電感會顯著降低。對永磁電機(jī)鐵心應(yīng)力-磁性能的影響進(jìn)行分析，隨著電機(jī)鐵心磁感性能下降，電機(jī)的磁鏈減小，永磁電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩也會因此下降。