永磁同步电动机之永磁材料分散性的影响

    剩磁密度Br是表征永磁材料性能的重要指标，永磁材料性能的分散性在剩磁密度上的表现最为明显，可以等效成剩磁密度在一个范围内变化。永磁材料对电机性能的影响主要通过反电动势反映出来。反电动势和基波磁通的关系为。可以看出，反电动势E0和每极基波磁通成正比，也就与剩磁密度Br成正比，永磁材料性能的分散性将导致反电动势E0的变化，从而影响永磁同步电动机性能。同样以上述38oV 、 22kw 、 6极永磁同步电动机为例研究永磁材料分散性对性能的影响，所采用的永磁材料的剩磁密度标称值为1 . 22T，假设其在1 . 18一1 . 26T范围内变化。

1．永磁体性能的分散性对起动性能的影响

对于已经制成的永磁同步电动机，可认为由起动笼产生的异步转矩与永磁体剩磁没有关系，而永磁体性能的分散性直接影响发电制动转矩。由发电制动转矩的表达式可知，发电制动转矩与空载反电动势的二次方成正比，随着空载反电动势增大，发电制动转矩增大，总平均转矩将减小。图8一43和图8一44为剩磁密度分别为1 . 18T 、 1 . 20T 、 1 . 22T 、 1 . 24T和1 . 26T时，永磁同步电动机的发电制动转矩和合成转矩随转差率的变化曲线，图中五条曲线从上到下依次是ABCI ) E 。可以看出，随着剩磁密度的增大，发电制动转矩增大，合成转矩减小。

由于起动瞬间（，一1）发电制动转矩等于零，剩磁密度的变化对起动转矩和起动电流没有影响。但永磁体的分散性造成起动过程中最小转矩的变化，影响电机的起动性能。

2．永磁体性能的分散性对稳态性能的影响

( 1）对空载性能的影响。 E0随剩磁的增大而增大，由式（8一96）可知，空载直轴电流增大，并且可由负值变为正值，空载交轴电流近似不变，可认为是一个很小的常数，因此定子电流的变化趋势和直轴电流是一致的，是一条V形曲线，并且随着剩磁密度的增大，功率因数曲线为一条反V形曲线。图8一45和图8一46分别为空载电流、空载功率因数随剩磁密度变化的曲线。由于所给出的剩磁密度变化范围不大，得到的空载功率因数只是反V形曲线的一部分。

( 2）对负载性能的影响。在额定负载时，随着反电动势的增大，功率角减小，直轴电流增大，而交轴电流减小，由于交轴电流幅值远大于直轴电流，故定子电流减小。图8一47为额定负载时电流随剩磁密度的变化曲线。随着剩磁密度增大，定子电流减小，因而铜耗和杂散损耗也减小，但铁耗增大，效率相应发生变化。由于永磁同步电动机的功率因数一般设计在感性且低于1，反电动势增大引起功率因数增大，甚至得到超前功率因数。图8一48和图8一49分别为额定负载时损耗、效率和功率因数随剩磁密度的变化曲线。

( 3）对失步转矩的影响。从永磁同步电动机的电磁转矩表达式可以看出，剩磁密度越大，失步转矩倍数越大，过载能力越强，图8一50为失步转矩倍数随剩磁密度的变化曲线。

3．结论

( 1）永磁体性能的分散性影响发电制动转矩的大小，进而影响起动过程中的最小转矩，对电机的起动有影响。

( 2）永磁体性能的分散性对永磁同步电动机的空载电流、空载功率因数、负载功率因数和失步转矩倍数影响较大，而对永磁同步电动机额定运行时的效率、电流等影响不大。