永磁同步电机的节能原理-德州永磁同步电机-直流无刷电机

为实际应用选择合适的电机是至关重要的。根据电机的负载特性，需要确定合适的电机参数。其主要参数有以下几点：
·应用是的扭矩要求；
·平方根(RMS)扭矩需求；
·转速要求。

1 扭矩
扭矩可以通过将负载扭矩、转动惯量和摩擦力相加得到。另外，德州永磁同步电机，还有一些额外的因素影响需求扭矩如：气隙空气的阻力等，永磁同步电机的节能原理，这就需要至少20%的扭矩余量，综上所述，有以下等式：
TP = (TL TJ TF) * 1.2
TJ为电机启动或加速过程需要克服的转动力矩，其主要包括电机转子的转动力矩和负载的转动力矩，其表示为：
TJ = JL M * α
上式中α为加速度，JL M为定子和负载的转动力矩。电机的机械轴决定电机的负载力矩和摩擦力。

2 平方根扭矩
可以近似的认为平方根扭矩为实际应用中需要的持续输出扭矩。它由很多因素决定：扭矩、负载扭矩、转动惯量、加速、减速以及运行时间。下面的等式表示了平方根扭矩的计算，其中TA为加速时间、TD为减速时间和TR为运行时间。
TRMS = √ [{TP2 TA (TL TF)2TR (TJ – TL – TF)2 TD}/(TA TR TD)]

3 转速
这是有应用需求的转速。比如，吹风机的转速需求是，转速和平均转速相差不大，显然在一些点对点***系统如传送带和机械臂系统中就需要大转速范围的电机，可以根据电机的转速梯形曲线（）确定电机的转速需求。通常，由于其他因素，在计算电机转速需求的时候需要留有10%余量。

永磁同步电动机的能效要求高、低压三相异步电动机有对能效的限定要求，永磁同步电动机也有能效限定值的规定。标准GB 30253-2013分三类规定了永磁同步电动机的能效限值和等级，明确了电机能效的限定值、目标值和节能评价值。

（1） 异步起动三相永磁同步电动机。主要技术参数范围及结构型式：电压1140V及以下；50Hz三相交流电源供电；额定功率范围0.55-375kW；极数为2-16P；工作制S1；单速封闭自扇冷。电机效率试验按照GB/T 22669-2008中的测量输入—输出功率的损耗分析法（B法）。

（2） 电梯用永磁同步电动机。主要技术参数范围：电压1000V及以下；变频电源供电；额定功率范围0.55-110kW。电机效率试验参照GB/T 22670-2008中的直接法—输入—输出法（A法）。（

3） 变频驱动永磁同步电动机。主要技术参数范围：电压1000V及以下；变频电源供电；额定功率范围0.55-90kW。电机效率试验参照GB/T 22670-2008中的直接法—输入—输出法（A法）

永磁同步电机因具有高功率密度、***率等优点，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。

1 试验现象
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，国内永磁同步电机厂，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，电机转子发生了不可逆退磁。

2 失效件拆解
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，永磁同步电机型号有哪些，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***为严重。