永磁同步电机效率曲线-直流无刷电机-烟台永磁同步电机
无刷直流电机(brushless dc motor,bldcm) 和永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,pmsm)是常用的永磁电机。这两种电机具有很大的相似之处,然而两者统一中也存在对立的一面,两者在结构、运行性能、控制方法等方面具有一些差异。
永磁同步电动机与电励磁凸极同步电动机有着相似的内部电磁关系,故可采用双反应理论来研究。需要指出的是,由于永磁同步电动机转子直轴磁路中永磁体的磁导率很小(对稀土永磁来说其相对磁导率约为1),使得电动机直轴电枢反应电感一般小于交轴电枢反应电感,分析时应特别注意这一点。
3、永磁同步电动机的损耗分析
永磁同步电动机稳态运行时的损耗包括四项:①定子绕组铜损耗,主要是由于定子绕组通过电流生的电阻损耗;②铁心损耗,主要是定子铁心中通过的交变磁场引起的涡流损耗和磁滞损耗;③机械损耗,是电动机旋转过程中产生的摩擦损耗;④杂散损耗,主要是由定子漏磁通和定子、转子的各种高次谐波在导线、铁心及其他金属部件内所引起的损耗。
4、永磁同步电动机的高效率点分析
异步起动永磁同步电动机通常被用作高效电动机以替代力能指标较低的感应电动机,调速永磁同步电动机也为了减小变频电源的视在容量而要求电动机具有较高的效率和功率因数。因此,永磁同步电机效率曲线,有必要进一步研究分析永磁同步电动机的高效率点。
永磁同步电机因具有高功率密度、高效率等优点,永磁同步电机控制器,被广泛应用于电动汽车的驱动系统中。钕铁硼(ndfeb)永磁材料由于具有较高的磁能积(bh)max、剩磁br和矫顽力hc,被广泛应用于永磁电机。但钕铁硼永磁材料的热稳定性不够理想,磁性温度系数较高,高温运行时可能导致严重磁损,且在某些工况下若电流激增,也将导致不可逆退磁。本文作者以一台在温升试验中发生转子退磁故障的电机为例,对失效原因进行分析,找出引发退磁的相关影响因素和风险程度,同时验证电机的稳定性和可靠性。
文中所研究的对象为某高速电机,该电机为钕铁硼永磁同步电机,冷却方式为水冷,转速15 000 r/min。
为验证该电机在高速工况下运行的可靠性,计划进行连续3个高速负载工况的台架温升试验。工况一:15 000 r/min@55 kw,测试时长45 min;工况二:15 000 r/min@70 kw,测试时长6 min;工况三:15 000 r/min@100 kw,测试时长60 s。在实际试验过程中,在工况三进行到23 s时,电机温度达到许用温度179 ℃,软件报故障停机。清除故障重新上电后,发现电机的输出功率明显小于输入功率。随后测量了电机的反电动势,与正常值相比下降了50%左右,如图1所示。由此判断,烟台永磁同步电机,电机转子发生了不可逆退磁。
将转子总成从电机中拆出后,用磁极观察片观察发现,转子中间区域退磁严重。
进一步拆解转子,透过观察片观察单片磁钢,发现部分磁钢局部退磁且存在磁极反向现象。
拆解转子中的每一片磁钢,逐个检测磁通,并按照磁钢所在的铁芯层(共6层)和转子周向角度位置绘制各层磁钢的磁通分布曲线,如图3所示,可以得出,不同铁芯层中的磁钢退磁程度差异较大,转子两端(1、2、6层)的磁钢退磁不明显,而转子中间层(3、4、5层)的磁钢退磁较为明显,特别是第4层退磁最为严重。
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