同步電機之永磁同步電動機弱磁擴速能力的提高

    前面分析永磁同步電動機的功率特性時，已涉及弱磁擴速能力的提高，本節(jié)討論弱磁擴速倍數(shù)。由于在稱級（之＞1時采用最大輸人功率弱磁控制或言逐漸降低的普通弱磁功率控制）時已具有無窮大的理想最高轉(zhuǎn)速，因此本節(jié)僅分析子＜1情況。經(jīng)推導得轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)速與凸極率、弱磁率之間的關(guān)系為

式中， ，其對應曲線如圖1于12所示。可以看出，轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)速與弱磁率、凸極率有直接關(guān)系，凸極率、弱磁率增大，轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)速降低。同時由前述分析已知最高轉(zhuǎn)速與凸極率無關(guān)，因此增加電機凸極率可顯著提高電機的弱磁擴速能力。電機的弱磁擴速能力用弱磁擴速倍數(shù)權(quán)表示，定義為。

顯然，弱磁擴速倍數(shù)表示的是永磁同步電動機在空載且不計電機各種損耗時的弱磁擴速能力。弱磁擴速倍數(shù)隨弱磁率及凸極率的變化規(guī)律如圖10一13所示?？梢钥闯觯来磐诫妱訖C弱磁擴速能力隨弱磁率的增加而提高。通常內(nèi)置磁體磁路結(jié)構(gòu)的永磁同步電動機能夠具有2的凸極率、 0 . 7一0 . 8的弱磁率，因此理論上具有4 . 8一7 . 8的弱磁擴速倍數(shù)（如果考慮電機損耗，該數(shù)值則大打折扣），與凸極率為1的表面式磁體磁路結(jié)構(gòu)的永磁同步電動機相比，弱磁擴速能力提高了20％。

一、其他因素對功率特性及弱磁擴速能力的影響

前面分析了永磁同步電動機理想情況下的功率特性及弱磁擴速能力，未計及損耗和飽和的影響，實際電機中存在各種損耗（包括繞組銅耗、鐵耗、機械損耗等）及磁路的非線性，下面具體分析這些因素的影響。電機繞組電阻的存在使電機的功率特性曲線降低，在分析問題時可將理想的電壓極限值扣除電機繞組的電阻壓降作為實際的電壓極限值，用以考慮電樞繞組電阻的影響。電機的磁滯損耗近似正比于頻率，渦流損耗則與頻率的平方成正比。因此，變頻驅(qū)動永磁同步電動機的鐵耗非常復雜。高速時電機的基波磁通很低，所產(chǎn)生的鐵耗不大，但諧波產(chǎn)生的鐵耗較大，使電機高速時的輸出功率降低，從而限制了電機的最高運行速度。電機的機械損耗近似與轉(zhuǎn)速的立方成正比，因此高速時電機的損耗大小更決定于機械損耗，在電機設計中必須充分考慮這一點。磁路飽和對電機的功率特性也有重要影響。低速時交軸磁路的飽和使交軸電抗變小，從而降低了電機的凸極率，影響電機的功率特性。高速時由于磁密較低，且電樞反應磁場主要作用于直軸，而直軸電感幾乎與直軸電流無關(guān)，因此高速時可以認為電機是線性的。