一臺(tái)W型釹鐵硼永磁體自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中的退磁情況，分析了同一永磁體不同點(diǎn)的退磁狀況，以及施加不同負(fù)載與不同電壓時(shí)對(duì)永磁體的退磁的影響，并得出永磁體邊角處更易退磁、低壓起動(dòng)及重載起動(dòng)時(shí)永磁體退磁風(fēng)險(xiǎn)較大3個(gè)主要結(jié)論。就降低電動(dòng)機(jī)退磁風(fēng)險(xiǎn)提出了一種解決方案，對(duì)實(shí)際運(yùn)行中分析永磁體性能和改進(jìn)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)具有重要意義。
永磁同步電動(dòng)機(jī)具有能量密度高、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，隨著電動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)永磁材料研究的深入，永磁電動(dòng)機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域都得到了極其廣泛的應(yīng)用。異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)采用異步自起動(dòng)方式，可靠性高，體積小，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，它依靠定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與籠型轉(zhuǎn)子相互作用產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)起動(dòng)，正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子運(yùn)行在同步速，籠型轉(zhuǎn)子不再起作用。
永磁體性能對(duì)永磁電動(dòng)機(jī)影響很大，不可逆退磁將會(huì)直接影響到電動(dòng)機(jī)的空載反電勢(shì)及輸出轉(zhuǎn)矩，嚴(yán)重時(shí)電動(dòng)機(jī)甚至喪失磁性。永磁體的退磁主要受溫度、外加磁場(chǎng)、振動(dòng)退磁、氧化、腐蝕、以及時(shí)間等因素的影響。
文獻(xiàn)[5,7]分別從電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)由鼠籠異步電動(dòng)機(jī)效應(yīng)磁場(chǎng)、變頻發(fā)電機(jī)效應(yīng)磁場(chǎng)和永磁體磁場(chǎng)合成和定子電流產(chǎn)生退磁磁場(chǎng)而鼠籠導(dǎo)條在起動(dòng)過程中，對(duì)其有屏蔽作用兩個(gè)不同的角度，較為詳盡地分析了永磁體產(chǎn)生不可逆退磁的原因，并通過非直接的手段預(yù)測(cè)了永磁體退磁風(fēng)險(xiǎn)最大的時(shí)刻及相應(yīng)程度。
文獻(xiàn)[8]利用Ansoft軟件對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中的轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩變化進(jìn)行了仿真以驗(yàn)證數(shù)學(xué)建模的正確性，對(duì)永磁體在起動(dòng)過程中的變化研究較少。文獻(xiàn)[9]分析計(jì)算了永磁體在起動(dòng)過程中的平均工作點(diǎn)變化情況，未能涉及永磁體上不同點(diǎn)的工作點(diǎn)狀況。
本文通過對(duì)永磁體參考點(diǎn)徑向磁密的分析確定了各狀態(tài)下永磁體的最大風(fēng)險(xiǎn)退磁時(shí)刻，并繪出相應(yīng)時(shí)刻永磁體磁場(chǎng)強(qiáng)度圖片，清晰、直觀地表現(xiàn)了永磁體各點(diǎn)的退磁情況。采用“控制變量法”，對(duì)永磁體的退磁變化進(jìn)行了分析[14]，并提出一種改善方案，以降低起動(dòng)過程中的去磁風(fēng)險(xiǎn)。
圖15 改進(jìn)前后永磁體退磁情況
結(jié)論
本文以一臺(tái)15kV、4極鼠籠轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)為例，分析了電動(dòng)機(jī)在不同條件下起動(dòng)時(shí)的永磁體退磁狀況。利用Ansoft Maxwell仿真，得出永磁體邊角處比中心處更易退磁和對(duì)于“W”型永磁體，同一極下的兩塊永磁體之間間隔越近、退磁風(fēng)險(xiǎn)就越大的結(jié)論。
通過對(duì)參考點(diǎn)在充磁方向上磁密的比較，得出電動(dòng)機(jī)在不同電壓下，空載起動(dòng)時(shí)永磁體的退磁風(fēng)險(xiǎn)隨起動(dòng)電壓的降低而增大和額定電壓起動(dòng)時(shí)重載最易退磁、輕載最不易退磁兩個(gè)主要結(jié)論，揭示了電壓和負(fù)載對(duì)起動(dòng)時(shí)永磁體退磁的影響。
本文最后基于低壓起動(dòng)時(shí)的電動(dòng)機(jī)模型提出了一種改進(jìn)方法并驗(yàn)證其可行性，為實(shí)際電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中降低去磁風(fēng)險(xiǎn)提供了一種新思路。
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