宿州永磁同步电机-直流无刷电机-风机永磁同步电机选型

永磁同步电机因具有高功率密度、***率等优点，被广泛应用于电动汽车的驱动系统中。钕铁硼(NdFeB)永磁材料由于具有较高的磁能积(BH)max、剩磁Br和矫顽力Hc，被广泛应用于永磁电机。但钕铁硼永磁材料的热稳定性不够理想，磁性温度系数较高，高温运行时可能导致严重磁损，且在某些工况下若电流激增，也将导致不可逆退磁。本文作者以一台在温升试验中发生转子退磁故障的电机为例，对失效原因进行分析，找出引发退磁的相关影响因素和风险程度，同时验证电机的稳定性和可靠性。

1 试验现象
文中所研究的对象为某高速电机，大扭矩永磁同步电机生产厂家，该电机为钕铁硼永磁同步电机，冷却方式为水冷，转速15 000 r/min。
为验证该电机在高速工况下运行的可靠性，计划进行连续3个高速负载工况的台架温升试验。工况一：15 000 r/min@55 kW，测试时长45 min；工况二：15 000 r/min@70 kW，测试时长6 min；工况三：15 000 r/min@100 kW，测试时长60 s。在实际试验过程中，在工况三进行到23 s时，电机温度达到许用温度179 ℃，软件报故障停机。清除故障重新上电后，发现电机的输出功率明显小于输入功率。随后测量了电机的反电动势，风机永磁同步电机选型，与正常值相比下降了50%左右，如图1所示。由此判断，电机转子发生了不可逆退磁。

2 失效件拆解
将转子总成从电机中拆出后，用磁极观察片观察发现，转子中间区域退磁严重。
进一步拆解转子，透过观察片观察单片磁钢，发现部分磁钢局部退磁且存在磁极反向现象。
拆解转子中的每一片磁钢，逐个检测磁通，并按照磁钢所在的铁芯层(共6层)和转子周向角度位置绘制各层磁钢的磁通分布曲线，如图3所示，可以得出，不同铁芯层中的磁钢退磁程度差异较大，转子两端(1、2、6层)的磁钢退磁不明显，而转子中间层(3、4、5层)的磁钢退磁较为明显，宿州永磁同步电机，特别是第4层退磁***为严重。

电机设计过程涉及一些基本考虑因素，对于启动器，应用环境的要求，什么时候需要什么扭矩和速度，多久需要一次？什么是工作循环？温度和压力等环境条件是什么？即使是***的电机，如果电机应用错误的领域，其不会发挥大的效率。许多电动机都用于齿轮电动机、齿轮减速器和电动机的组合。齿轮马达以低速提供高扭矩，简言之，齿轮电机在放大扭矩的同时，会吸收电机功率并降低转速，齿轮电机占空比会影响电机的性能额定值，例如连续的占空比。

选择适合工作速度的低摩擦轴承
滚珠或滚柱轴承用于***电机，它们由一个内外圈和一个包含钢或陶瓷辊或球的保持架组成。外圈与定子相连，内圈与转子相连。当轴旋转时，元件也旋转，并且轴旋转的摩擦力小化。它们使用寿命长，维护成本低。高精度应用允许小的气隙。热收缩和热膨胀会影响轴和轴承座的配合以及内部轴承间隙本隙 。功率输出控制轴尺寸和轴承孔。载荷大小和方向决定轴承尺寸和类型。考虑额外的力，如引起磁力拉力的不对称气隙、失衡力、齿轮的节距误差和推力载荷。对于轴承载荷计算，将轴视为支撑在刚性无力矩支架上的梁。滚珠轴承比滚子轴承更适合高速应用。高速因素包括保持架设计、润滑剂、运行精度、间隙、共振频率和平衡。

轴承需要小的负载，因此滚动元件旋转形成润滑膜而不是滑动，这会提高工作温度并降解润滑油。允许小载荷等于滚珠轴承动态径向载荷额定值的0.01倍。当轴承接近推荐额定值的70%时，这一点尤为重要。了解环境温度范围和正常工作温度范围将有助于确定轴承有效的润滑方法：润滑油或润滑脂，一般情况下考虑的齿轮电机的正常工作温度范围为-25至40°C。合成润滑脂在各种温度范围内具有良好的性能，润滑脂可以简化维护、清洁、减少泄漏和污染保护。

永磁同步电机与异步电机相比，具有明显的优势，它效率高，功率因素高，能力指标好，体积小，重量轻，温升低，技能效果显著，较好地提高了电网的品质因素，充分发挥了现有电网的容量，节省了电网的***，它较好地解决了用电设备中“大马拉小车”现象。

1.效率及功率因素
异步电机在工作时，转子绕组要从电网吸收部分电能励磁，消耗了电网电能，这部分电能***终以电流在转子绕组中发热消耗掉，该损耗约占电机总损耗的20~30%，它使电机的效率降低。该转子励磁电流折算到定子绕组后呈***电流，使进人定子绕组中的电流落后于电网电压一个角度，***节能永磁同步电机，造成电机的功率因数降低。

永磁同步电机在转子上嵌了永磁体后，由永磁体来建立转子磁场，在正常工作时转子与定子磁场同步运行，转子中无感应电流，不存在转子电阻损耗，只此一项可提高电机效率4%~50%。由于在水磁电机转子中无感应电流励磁，定子绕组有可能呈纯阻性负载，使电机功率因数几乎为1.从永徽同步电机与异步电机的效率及功率因数曲线(图1)可以看出，永磁同步电机在负载率gt;20%时，其运行效率和运行功率因数随之变化不大，且运行效率gt;80%。