同步电机之永磁同步电动机弱磁扩速能力的提高

    前面分析永磁同步电动机的功率特性时，已涉及弱磁扩速能力的提高，本节讨论弱磁扩速倍数。由于在称级（之＞1时采用最大输人功率弱磁控制或言逐渐降低的普通弱磁功率控制）时已具有无穷大的理想最高转速，因此本节仅分析子＜1情况。经推导得转折转速与凸极率、弱磁率之间的关系为

式中， ，其对应曲线如图1于12所示。可以看出，转折转速与弱磁率、凸极率有直接关系，凸极率、弱磁率增大，转折转速降低。同时由前述分析已知最高转速与凸极率无关，因此增加电机凸极率可显著提高电机的弱磁扩速能力。电机的弱磁扩速能力用弱磁扩速倍数权表示，定义为。

显然，弱磁扩速倍数表示的是永磁同步电动机在空载且不计电机各种损耗时的弱磁扩速能力。弱磁扩速倍数随弱磁率及凸极率的变化规律如图10一13所示。可以看出，永磁同步电动机弱磁扩速能力随弱磁率的增加而提高。通常内置磁体磁路结构的永磁同步电动机能够具有2的凸极率、 0 . 7一0 . 8的弱磁率，因此理论上具有4 . 8一7 . 8的弱磁扩速倍数（如果考虑电机损耗，该数值则大打折扣），与凸极率为1的表面式磁体磁路结构的永磁同步电动机相比，弱磁扩速能力提高了20％。

一、其他因素对功率特性及弱磁扩速能力的影响

前面分析了永磁同步电动机理想情况下的功率特性及弱磁扩速能力，未计及损耗和饱和的影响，实际电机中存在各种损耗（包括绕组铜耗、铁耗、机械损耗等）及磁路的非线性，下面具体分析这些因素的影响。电机绕组电阻的存在使电机的功率特性曲线降低，在分析问题时可将理想的电压极限值扣除电机绕组的电阻压降作为实际的电压极限值，用以考虑电枢绕组电阻的影响。电机的磁滞损耗近似正比于频率，涡流损耗则与频率的平方成正比。因此，变频驱动永磁同步电动机的铁耗非常复杂。高速时电机的基波磁通很低，所产生的铁耗不大，但谐波产生的铁耗较大，使电机高速时的输出功率降低，从而限制了电机的最高运行速度。电机的机械损耗近似与转速的立方成正比，因此高速时电机的损耗大小更决定于机械损耗，在电机设计中必须充分考虑这一点。磁路饱和对电机的功率特性也有重要影响。低速时交轴磁路的饱和使交轴电抗变小，从而降低了电机的凸极率，影响电机的功率特性。高速时由于磁密较低，且电枢反应磁场主要作用于直轴，而直轴电感几乎与直轴电流无关，因此高速时可以认为电机是线性的。