三相永磁同步電機之最大去磁時永磁體工作點校核計算

    永磁直流電動機經(jīng)常處于起動、堵轉(zhuǎn)、突然停轉(zhuǎn)或突然反轉(zhuǎn)等運行狀態(tài)，此時繞組中的電流常常是額定電流的幾倍甚至十幾倍，這樣大的電流產(chǎn)生的電樞反應去磁作用是很強的．將使永磁體工作點顯著下降。因此從電機運行可靠性出發(fā)，在電機設計中必須校核最大去磁工作點，使其位于永磁體退磁曲線拐點之上。在永磁直流電動機中，最大去磁磁動勢取決于電機可能產(chǎn)生的最大瞬時電流，這與電機的運行狀態(tài)有關，現(xiàn)分別計算如下。電動機起動時，在加電壓的初瞬間，轉(zhuǎn)子由于質(zhì)性來不及轉(zhuǎn)動，n=0，E=0。由電壓平衡方程可得起動時最大瞬時電流，也就是堵轉(zhuǎn)時電流。

    突然停轉(zhuǎn)是指電動機在電壓U下正常運行時，突然將其斷電，此時電樞電壓U一在U一。的初瞬間，由于轉(zhuǎn)子慣性，電動機轉(zhuǎn)速二來不及變化，相應的反電動勢E．也不變，因此突然停轉(zhuǎn)時最大瞬時電流。

    突然反轉(zhuǎn)時，電樞電壓由＋U突然變到一U，而由于轉(zhuǎn)子慣性，n和氏都來不及變化，此時的最大瞬時電流。

    將最大瞬時電流代入上述交、直軸電樞磁動勢計算公式，求出作用于去磁側(cè)永磁磁極極尖處的每對極的最大電樞去磁磁動勢。運用第3章的方法計算出最大去磁時的工作點，設計中應保證電機在發(fā)生最大去磁磁動勢時，磁極極尖處的永磁體工作點位于退磁曲線拐點之上，即。式中―永磁材料退磁曲線上拐點處磁通密度標么值；h―永磁材料退磁曲線上拐點處退磁磁場強度標么值。

2.永磁直流電動機的設計特點

    永磁直流電動機的設計大部分與電勵磁直流電動機相同，主要差別在于勵磁部分不同及由此而引起的結構型式和參數(shù)取值范圍的差異。有關永磁材料和磁極結構型式的選擇、磁路計算主要參數(shù)、電樞反應和永磁體工作點的計算已在前面介紹，下面主要介紹小功率永磁直流電動機設計中某些特點。永磁直流電動機的磁極結構多種多樣，磁場分布復雜，計算準確度比電勵磁直流電動機低；而且水磁材料本身性能在一定范圍內(nèi)波動，直接影響磁場大小并使電動機性能產(chǎn)生波動；永磁電動機制成后又難以調(diào)節(jié)其性能。這些都增加了永磁直流電動機設計計算的復雜性。除了采用電磁場數(shù)值計算等現(xiàn)代設計方法盡可能提高計算準確性外，設計中要留有一定的裕度，并充分考慮永磁材料性能波動可能帶來的影響。

永磁直流電動機的應用場合極為廣泛，不同的使用器具對電機性能的要求大不一樣。有的要求伺服性能好；有的要求價格低廉；有的要求效率高、節(jié)能；有的則要求功率密度高、體積??；有的工作環(huán)境惡劣；有的則對某項指標要求苛刻。因而在設計時不論是主要尺寸和電磁負荷的選擇，還是繞組和沖片的設計都有很大差異，選擇的范圍很大，需要針對用戶對電機性能、尺寸和價格的具體要求以及所選用的永磁材料，根據(jù)制造廠的現(xiàn)有條件和經(jīng)驗，選擇適宜的結構型式和參數(shù)值進行多方案分析比較后確定。

3.1主要尺寸選擇

永磁直流電動機的主要尺寸是指電樞直徑D 。和電樞計算長度與，除了可根據(jù)用戶實際使用中安裝尺寸要求或參考類似規(guī)格電機的尺寸確定外，它可根據(jù)給定的額定數(shù)據(jù)來選擇。

3.3.1主要尺寸的基本關系式

與傳統(tǒng)電機一樣，主要尺寸的基本關系式：。

3.3.2電磁負荷的選擇

直流電動機的主要尺寸與所選擇的電負荷和磁負荷有密切關系。電勵磁直流電動機可根據(jù)設計要求和經(jīng)濟性，經(jīng)過優(yōu)化或分析比較多種方案，找到最佳的電磁負荷值。永磁電機則不同，其磁負荷基本上由永磁材料的性能和磁路尺寸決定，當永磁材料和磁極尺寸選定后，B，就基本上被決定了，在設計時變化范圍很小。電機的氣隙磁密B，主要由所選用的永磁材料的剩余磁密盡決定。初選時可根據(jù)永磁材料和磁極結構選取，通常為（0.6 -0.85〕對于連續(xù)運行的永磁直流電動機，一般取電負荷功率小時通常取小值。