УДК 537.622 УДК 621.313.323

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ В УСЛОВИЯХ ВНЕШНЕГО РАЗМАГНИЧИВАЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ТЯГОВОМУ ПОДВИЖНОМУ СОСТАВУ Математическое моделирование термической устойчивости постоянных магнитов в условиях внешнего размагничивающего воздействия применительно к тяговому подвижному составу

Опубликовано в Известия Петербургского университета путей сообщения/Proceedings of Petersburg Transport University · Том 23, Номер 3, 2026 · Страницы 830–841 · Рубрика: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ — ТРАНСПОРТУ
DOI: https://doi.org/10.20295/1815-588X-2026-3-830-841
Получено: 11.06.2026 Одобрено: 09.07.2026 Опубликовано: 07.10.2026 Язык публикаций: RUS
Цель: разработка метода оценки остаточного ресурса постоянных магнитов тяговых синхронных двигателей локомотивов на основе сплава Nd-Fe-B с учетом температурной зависимости магнит ных свойств. Методы: в качестве методологической основы в исследовании применяется термоди намический анализ температурной эволюции магнитных свойств с использованием аналитических моделей температурной характеристики остаточной магнитной индукции, учитывающих линейные и нелинейные зависимости. Результаты: на основании степенной зависимости магнитокристал лической анизотропии от температуры получена аналитическая модель снижения коэрцитивной силы магнитов на основе сплава Nd-Fe-B при нагреве. Введен безразмерный критерий термической устойчивости, который позволяет определять условие необратимого размагничивания через отно шение рабочего размагничивающего поля к температурно-зависимой коэрцитивной силе. Предло жен способ приведения режимов работы электродвигателя к эквивалентному размагничивающему воздействию через d-составляющую тока статора. Выполнен сравнительный анализ магнитов раз личных коммерческих классов. Показано, что увеличение энергетического класса не сопровожда ется ростом термической устойчивости. Введена интегральная мера накопления деградации при циклическом нагреве. Практическая значимость: результаты работы могут быть использованы для оценки термической деградации постоянных магнитов тяговых синхронных двигателей локо мотивов, а также для прогнозирования их остаточного ресурса в различных режимах эксплуатации с учетом накопленных повреждений.
постоянные магниты, nd-fe-b-магниты, магнитокристаллическая анизотропия, коэрцитивная сила, термическая деградация, критерий термической устойчивости, синхронные двигатели с постоянными магнитами, тяговый электродвигатель локомотива
Текст Список литературы
Текст (PDF)
Читать Скачать

1. Колпахчьян П. Г., Рязанов А. Ю. Тяговый электродвигатель с постоянными магнитами на ро торе: характеристика и перспективы применения в транспортной отрасли // Бюллетень результатов научных исследований. 2025. № 2. С. 145–157.

2. State-of-the-Art Review of Railway Traction Motors for Distributed Traction Considering South Korean High-Speed Railway / S. Paul [et al.] // Energy Reports. 2022. Vol. 8. Pp. 14623–14642.

3. Polater N., Tricoli P. Technical Review of Traction Drive Systems for Light Railways // Energies. 2022. Vol. 15, no. 9. Art. № 3187.

4. Jin Yang Y., Min You Y. A Study on the of an Interior Permanent Magnet Synchronous Motor According to the Arrangement of Permanent Magnets // Journal of Magnetics. 2025. Vol. 30, no. 2. Pp. 119–130.

5. Demagnetization Risk Mitigation for a Traction IPMSM Using Mixed-Magnet Configurations / R. Nasirizarandi [et al.] // International Conference on Electrical Machines (ICEM). IEEE, 2024. Pp. 1–6.

6. A Study of the Thermal Demagnetisation Behaviour of Nd-Fe-B Sintered Magnets by a Magnetic Field Mapping System / A. J. Williams [et al.] // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2002. Vol. 242. Pp. 1378–1380.

7. Westmoreland S. Atomistic Calculations of Magnetic Properties of Rare-Earth Transition-Metal Permanent Magnets: diss. University of York, 2018.

8. Neodymium Iron Boron Magnets. URL: https:// www.arnoldmagnetics.com/products/neodymiumiron- boron-magnets/ (дата обращения: 18.02.2026).

9. Свойства спеченных магнитов (Pr, Nd, Ce, Dy) (Fe, Co)B, полученных из неочищенных редкозе мельных металлов / М. В. Потапов [и др.] // Труды ВИАМ. 2025. № 2 (144). С. 65–74.

10. Callen H. B. Thermodynamics and an Introduc tion to Thermostatistics // John Wiley & Sons. 1993. Vol. 2.

11. Zener C. Classical Theory of the Temperature Dependence of Magnetic Anisotropy Energy // Physical Review. 1954. Vol. 96, no. 5. Art. № 1335.

12. Miura D., Sakuma A. Power Law Analysis Anisotropy Constants of Nd2Fe14B Magnets // AIP Advances. 2018. Vol. 8, no. 7.

13. Field Weakening Operation Control Strategies of PMSM Based on Feedback Linearization / K. Zhou [et al.] // Energies, 2019. Vol. 12, no. 23. Art. 4526.

14. Pillay P., Krishnan R. Modeling, Simulation, and Analysis of Permanent-Magnet Motor Drives. I. The Permanent-Magnet Synchronous Motor Drive // IEEE Transactions on Industry Applications. 1989. Vol. 25, no. 2. Pp. 265–273.

15. Fitzgerald A. E., Kingsley C., Umans S. D. Electric Machinery. 2003.

16. Effect of heat treatment on microstructure and thermal stability of Nd-Fe-B sintered magnets / Y. Liu [et al.] // IEEE transactions on magnetics. 2011. Vol. 47, no. 10. Pp. 3270–3272.

17. Siemens AG. 1FT7 Synchronous Motors: Operating Instructions. URL: https://cache.industry. siemens.com/dl/files/487/96807487/att_61517/ v1/1FT7_BE_1007_de_en_fr_es_it.pdf (дата обраще ния: 30.04.2026).

Войти или Создать
* Забыли пароль?