永磁同步電動機之永磁材料分散性的影響

    剩磁密度Br是表征永磁材料性能的重要指標，永磁材料性能的分散性在剩磁密度上的表現(xiàn)最為明顯，可以等效成剩磁密度在一個范圍內(nèi)變化。永磁材料對電機性能的影響主要通過反電動勢反映出來。反電動勢和基波磁通的關系為?？梢钥闯觯措妱觿軪0和每極基波磁通成正比，也就與剩磁密度Br成正比，永磁材料性能的分散性將導致反電動勢E0的變化，從而影響永磁同步電動機性能。同樣以上述38oV 、 22kw 、 6極永磁同步電動機為例研究永磁材料分散性對性能的影響，所采用的永磁材料的剩磁密度標稱值為1 . 22T，假設其在1 . 18一1 . 26T范圍內(nèi)變化。

1．永磁體性能的分散性對起動性能的影響

對于已經(jīng)制成的永磁同步電動機，可認為由起動籠產(chǎn)生的異步轉矩與永磁體剩磁沒有關系，而永磁體性能的分散性直接影響發(fā)電制動轉矩。由發(fā)電制動轉矩的表達式可知，發(fā)電制動轉矩與空載反電動勢的二次方成正比，隨著空載反電動勢增大，發(fā)電制動轉矩增大，總平均轉矩將減小。圖8一43和圖8一44為剩磁密度分別為1 . 18T 、 1 . 20T 、 1 . 22T 、 1 . 24T和1 . 26T時，永磁同步電動機的發(fā)電制動轉矩和合成轉矩隨轉差率的變化曲線，圖中五條曲線從上到下依次是ABCI ) E ?？梢钥闯?，隨著剩磁密度的增大，發(fā)電制動轉矩增大，合成轉矩減小。

由于起動瞬間（，一1）發(fā)電制動轉矩等于零，剩磁密度的變化對起動轉矩和起動電流沒有影響。但永磁體的分散性造成起動過程中最小轉矩的變化，影響電機的起動性能。

2．永磁體性能的分散性對穩(wěn)態(tài)性能的影響

( 1）對空載性能的影響。 E0隨剩磁的增大而增大，由式（8一96）可知，空載直軸電流增大，并且可由負值變?yōu)檎担蛰d交軸電流近似不變，可認為是一個很小的常數(shù)，因此定子電流的變化趨勢和直軸電流是一致的，是一條V形曲線，并且隨著剩磁密度的增大，功率因數(shù)曲線為一條反V形曲線。圖8一45和圖8一46分別為空載電流、空載功率因數(shù)隨剩磁密度變化的曲線。由于所給出的剩磁密度變化范圍不大，得到的空載功率因數(shù)只是反V形曲線的一部分。

( 2）對負載性能的影響。在額定負載時，隨著反電動勢的增大，功率角減小，直軸電流增大，而交軸電流減小，由于交軸電流幅值遠大于直軸電流，故定子電流減小。圖8一47為額定負載時電流隨剩磁密度的變化曲線。隨著剩磁密度增大，定子電流減小，因而銅耗和雜散損耗也減小，但鐵耗增大，效率相應發(fā)生變化。由于永磁同步電動機的功率因數(shù)一般設計在感性且低于1，反電動勢增大引起功率因數(shù)增大，甚至得到超前功率因數(shù)。圖8一48和圖8一49分別為額定負載時損耗、效率和功率因數(shù)隨剩磁密度的變化曲線。

( 3）對失步轉矩的影響。從永磁同步電動機的電磁轉矩表達式可以看出，剩磁密度越大，失步轉矩倍數(shù)越大，過載能力越強，圖8一50為失步轉矩倍數(shù)隨剩磁密度的變化曲線。

3．結論

( 1）永磁體性能的分散性影響發(fā)電制動轉矩的大小，進而影響起動過程中的最小轉矩，對電機的起動有影響。

( 2）永磁體性能的分散性對永磁同步電動機的空載電流、空載功率因數(shù)、負載功率因數(shù)和失步轉矩倍數(shù)影響較大，而對永磁同步電動機額定運行時的效率、電流等影響不大。