永磁同步电机学习笔记

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1、1.内功率因数角：定子相电流与空载反电势的夹角，定子相电流超前时为正。2.功率角（转矩角）：外施相电压超前空载反电势的角度，是表征负载大小的象征。3.功率因数角：外施相电压与定子相电流的夹角。4.内功率因数角决定直轴电枢反应是出于增磁还是去磁状态的因素。5.实际的空载反电势由磁钢产生的空载气隙磁通在电枢绕组中感应产生，当实际反电势大于临界反电势时，电动机将处于去磁工作状态。空载损耗与空载电流是永磁电机出厂试验的两个重要指标，而空载反电势对这两个指标的影响尤其重大。空载反电势变动时空载损耗和空载电流

2、也有一个最小值，空载反电势设计得过大或过小都会导致空载损耗和空载电流的上升，这是因为过大或过小都会导致空载电流中直轴电流分量急剧增大的缘故。还对电动机的动、稳态性能均影响较大。永磁机的尺寸和性能改变时，曲线定子电流I=f(E)是一条V形曲线。（类似于电励磁同步机定子电流和励磁电流的关系曲线）6.由于永磁同步电动机的直轴同步电抗一般小于交轴同步电抗，磁阻转矩为一负正弦函数，因而矩角特性曲线上最大值所对应的转矩角大于90度，而不像电励磁同步电机那样小于90度。这是一个特点。7.工作特性曲线：知道了空载

3、反电势、直轴同步电抗、交轴同步电抗和定子电阻后，给出一系列不同的转矩角，便可以求出相应的输入功率，定子相电流和功率因数，然后求出电动机在此时的损耗，便可以得到电动机出去功率和效率，从而得到电动机稳态运行性能与输出功率之间的关系曲线，即为电动机工作曲线。8.铁心损耗：电动机温度和负载变化导致磁钢工作点改变，定子齿、轭部磁密也随之变化。温度越高，负载越大，定子齿、轭部的磁密越小，铁耗越小。工程上采用与感应电机铁耗类似的公式，然后进行经验修正。9.计算极弧系数：气隙磁密平均值与最大值的比值。它的大小决定

4、气隙磁密分布曲线的形状，因而决定励磁磁势分布的形状、空气隙的均匀程度以及磁路的饱和程度。其大小还影响气隙基波磁通与气隙总磁通比值，即磁钢利用率，和气隙中谐波的大小。10.永磁电机气隙长度：是非常关键的尺寸。尽管他对于永磁机的无功电流影响不如感应电机敏感，但对于交直轴电抗影响很大，继而影响电动机的其他性能。还对电动机的装配工艺和杂散损耗影响较大。11.空载漏磁系数：是很重要的参数，是空载时总磁通与主磁通之比，是个大于1的数，反映空载时永磁体向外磁路提供的总磁通的有效利用程度。空载漏磁系数以磁导表示的

5、表达式又正好是负载时外磁路应用戴维宁定理进行等效转换的变换系数，同时由于负载情况的不同，电枢磁动势大小不同，磁路的饱和程度也随之改变，气隙磁导、漏磁导和空载漏磁系数都不是常数。一方面，空载漏磁系数大表明漏磁导大，磁钢利用率差。另一方面，空载漏磁系数大表明电枢反映的分流作用大，电枢反应对磁钢的实际作用值就小，磁钢的抗去磁能力强。它不仅标志着磁钢的利用程度，而且对磁钢材料的抗去磁能力和电动机性能有较大影响，还对弱磁扩速有影响。极弧系数越大，气隙长度越小，点击的极间漏磁系数越小。在正常设计范围内，磁钢磁

6、化方向长度越大，电机的气隙长度却大，磁钢端部漏磁计算系数越大。12.对调速永磁同步电动机来讲，磁钢去磁最严重的情况是运行中的电动机绕组突然短路。短路电流产生直轴电枢磁动势而对磁钢起去磁作用。13.计算交直轴电抗时，可不考虑直轴电枢反映电抗的非线性，但是必须考虑交轴磁路的饱和对交轴电枢反映电抗的影响。14.相对地，直轴电枢反映电抗对永磁机性能影响比交轴电枢反映更加敏感。增加磁钢磁化方向长度以减小直轴电枢反映电抗，可以明显提高电动机的过载能力。为得到较高的功率因数和空载反电势，可增加绕组匝数和铁心长度

7、，但同时会导致直、交轴电枢反映电抗，使得电动机过载能力变小。15.表面凸出式永磁电机性能类似于隐极，故而交直轴电枢反映磁密的波形系数等于1。表面式转子磁路结构分为凸出式和插入式。由于永磁材料的相对回复磁导率接近1，故表面凸出的电磁性能属于隐极转子结构。表面插入式的相邻两永磁磁极间有着磁导率很大的铁磁材料，故在电磁性能上属于凸极转子结构。16.负载法既可以考虑磁路的饱和，又计及直、交轴磁场的相互影响（共磁路）。17.磁钢尺寸设计不合理、漏磁系数过小、电枢反映过大、所选用磁钢的内禀矫顽力过低和电动机工

8、作温度过高等因素都可以导致电动机中永磁体的失磁。因此要准确计算和合理设计磁钢的最大去磁工作点。18.永磁同步机一般设计的即便在轻载运行时功率因数和效率也比较高，是一个非常可贵的优点。19.设计中可通过增大绕组串联匝数和增加磁钢用量来提高空载反电势。前者只能在电动机起动转矩、最小转矩、失步转矩有裕度的前提下实现；后者要保证电机磁路不能过于饱和及制造成本的问题。20.较高的空载反电势不仅可以提高稳态运行是功率因数，还可以使得运行于冲击负载下的永磁同步机具有较强的稳定性、高的平均功率因数