Eddy current losses in permanent magnets

Permanent magnet exited synchronous machines always show three significant portions of their losses: Iron losses within the magnetic circuit, power losses within the stator winding and finally eddy current losses within the permanent magnets. In particular, surface mounted magnets are directly exposed to asynchronous components of the air-gap field caused by either higher harmonic waves or higher time harmonics. Analytical calculation of the eddy current losses within the permanent magnets for both linear as well as cylindrical arrangements describe fundamental characteristics in dependence on only few significant parameters. These results serve as reference results for detailed numerical calculations using the finite element method, too. The finite element analyses with various formulations of the shape functions show the significant influence of the higher order elements on the accuracy of the eddy current losses. Additionally, the effects of a various pole coverage can be obtained from the results of the numerical calculations. Therefore, a clear summary of the significant parameters influencing the eddy current losses within the permanent magnets for both linear as well as cylindrical arrangements will be established. Eddy current losses in rotor permanent magnets (PM) of synchronous machines with concentrated windings are calculated for sinusoidal stator currents. Three different calculation methods are compared in the Finite-Element environment: 1) analytical post processing of FE magneto-static data with multi-move and eddy currents calculated from vector potential, 2) direct FE magneto-static method, 3) time stepping with a FE program.

Le macchine sincrone permanenti euscite dai magneti mostrano sempre tre parti significative delle loro perdite: perdite di ferro all'interno del circuito magnetico, perdite di potenza all'interno dello statore e infine perdite di corrente invischio all'interno dei magneti permanenti. In particolare, i magneti montati su superficie sono direttamente esposti a componenti asincroni del campo di vuoto dell'aria causati da onde armoniche più elevate o armoniche di tempo più elevate. Il calcolo analitico delle perdite di corrente di eddy all'interno dei magneti permanenti sia per le disposizioni lineari che cilindriche descrive le caratteristiche fondamentali in dipendenza solo da pochi parametri significativi. Questi risultati fungono anche da risultati di riferimento per calcoli numerici dettagliati utilizzando il metodo dell'elemento finito. Le analisi degli elementi finiti con varie formulazioni delle funzioni di forma mostrano l'influenza significativa degli elementi di ordine superiore sulla precisione delle perdite di corrente di eddy. Inoltre, gli effetti di una varietà di copertura del palo possono essere ottenuti dai risultati dei calcoli numerici. Pertanto, sarà stabilita una chiara sintesi dei parametri significativi che influenzano le perdite di corrente di eddy all'interno dei magneti permanenti sia per le disposizioni lineari che per quella cilindrica. Le perdite di corrente eddy nei magneti permanenti del rotore (PM) di macchine sincrone con avvolgimenti concentrati sono calcolate per le correnti statirie sinusoidali. Nell'ambiente Finite-Element vengono confrontati tre diversi metodi di calcolo: 1) post-elaborazione analitica dei dati magneto-statici FE con correnti multi-spostamento ed eddy calcolati dal potenziale vettoriale, 2) metodo