永磁同步电机失磁故障电磁仿真分析

陈胜利,王新掌,许孝卓

(1.河南理工大学 电气工程与自动化学院,河南 焦作454000;2.直驱电梯-河南省工程技术研究中心,河南 焦作454000)

永磁同步电机利用永磁材料产生机电能量转换所需的磁场，不需要励磁电流，与电励磁式同步电机相比效率更高，功率密度更大，性能更好[1]。同时，永磁同步电机具有结构简单、效率高、功率因数高、损耗小等特点，被广泛用于各种行业的高效电机[2]。然而，由于永磁同步电机内的永磁材料易受内部和外界因素的影响，导致永磁材料不同程度的失磁，进而影响电机的性能。永磁材料的失磁故障一直是永磁同步电机中最主要的问题之一，因此对永磁同步电机永磁材料失磁故障的分析有着重要意义[3]。目前，有大量研究对永磁体退磁的原因进行了分析，例如，高温退磁和偏心引起的震动退磁、化学腐蚀、强磁场退磁、时效退磁等。文献[4]采用基于转矩测量的小波分析法，判断永磁退磁程度。文献[5]设计了一种滑模观测器，依照滑模变结构控制原理来估算永磁体磁链式。文献[6]通过深入探究不均匀气隙的永磁同步电机，研究了不同负载对永磁材料最小工作点的各方面影响。文献[7]使用有限元法分析计算永磁体最小工作点和平均工作点以及最大退磁点，然后对比了电机不同运行状态下的永磁体退磁特点。文献[8～9]分析了永磁同步电机永磁体退磁机理以及退磁故障发生之后的电机电磁转矩和气隙磁密的变化。文献[10～11]分析了永磁伺服电机永磁体退磁后气息磁场的变化影响不平衡磁场力产生，导致电机机械振动。……