磁铁牌号对电机性能的影响

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一、 磁铁基本参数

N48SH永磁体的剩磁高于N42SH,渗镝技术的应用增大了内禀矫顽力,甚至达到UH等级永磁体水平。某磁铁厂家提供的N48SH永磁体内禀矫顽力曲线矩形度明显差于N42SH永磁体内禀矫顽力曲线。高牌号永磁体内禀矫顽力矩形度较差在另一磁铁厂家也得到了验证。

两种牌号永磁体参数如表1所示。


从表中可以看出,N48SH永磁体剩磁和矫顽力均提高,并且提高的比例基本相同。N48SH永磁体内禀矫顽力提高的程度比较高,这将提高永磁体完全退磁情况下的电流值。由于温度为20℃,最大磁能积的提高主要由剩磁及矫顽力提高而影响的。从表1中可以看出,N48永磁体中,Hk与Hcj的比值是降低的,由于Hk点处于内禀矫顽力曲线的线性下降段,因此提高永磁体的剩磁会提高Hk值。

在压缩机中,电机需给出退磁点对应的电流值及退磁2%时对应的电流值,厂家提供的永磁体参数中并不能看出永磁体在压缩机电机中退磁性能。影响退磁性能的是退磁曲线出现拐点直至内禀矫顽力的零点处曲线形状。

二、 电机电感参数参数及对电机性能影响理论分析

电机电感参数的变化主要影响电机矢量控制时电机的运行性能、电机弱磁控制时电机性能、电压与电流极限圆的分布。本文中电机基本结构相同,只改变了电机转子中永磁体的牌号。

1、反电势

电机反电势如表所示,反电势的变化主要由永磁体剩磁的增大引起的,反电势与电机磁链之间为线性关系,则磁链变化趋势与反电势变化趋势相同。


反电势增大了6.3%,与永磁体剩磁的变化相吻合,永磁体剩磁增大了6.5%。反电势变化将引起电流变化,N48SH永磁体电机的铜耗会下降。

2、电感



N48SH永磁体的dq轴电感均下降,下降率为5%左右。结构相同的电机电感变化主要由定转子铁心饱和程度变化引起的。测试电机电感时,是在给定电流下测得的,N48SH永磁体电机的磁钢饱和程度加深,磁阻增大,引起了电感减小。

N48SH永磁体本身的剩磁提高会使电机反电势提高,增大弱磁电流,并且N48SH永磁体电机Ld减小进一步增大了弱磁电流,因此在高频弱磁运行时会使电流增大。

三、 电机性能实验研究

1、40Hz电机性能

40Hz时,N48SH电机效率提高了2个百分点,高牌号永磁体的使用既减小了铜耗,同时也减小了铁耗。其中电流下降了6.39%与N48SH剩磁增加了6.5%相吻合。

2、60Hz电机性能

60Hz时N48SH电机效率提高了1.2%,铁耗降低明显,降低了25%。

3、80Hz电机性能

80Hz时,控制器开始弱磁,由于N48SH永磁体剩磁较大,所需弱磁电流也较大,运行电流较N42SH电机提高了4.86%。而二者的效率相当。

从图中可以看出,N48SH电机效率在40——80Hz范围内均高于N42SH电机,随着频率的增加,电机效率差值逐渐减小。


四、 小结

(1) N48SH电机反电势提高6.3%,与永磁体剩磁提高6.5%相吻合;

(2) N48SH电机直交轴电感下降5%左右,弱磁运行时电机运行电流增大4.86%;

(3) N48SH电机在40Hz—80Hz范围内效率均高于N42SH电机,随着频率的升高效率差值减小;

(4) 未弱磁时,N48SH永磁体电机电流下降6.39%,与反电势上升6.3%相吻合;

(5) N48SH电机效率提高机理:反电势的提高降低铜耗,定转子磁势的分布改变铁耗数值;

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