同步電機(jī)之永磁同步電動(dòng)機(jī)弱磁擴(kuò)速能力的提高

    前面分析永磁同步電動(dòng)機(jī)的功率特性時(shí)，已涉及弱磁擴(kuò)速能力的提高，本節(jié)討論弱磁擴(kuò)速倍數(shù)。由于在稱級(jí)（之＞1時(shí)采用最大輸人功率弱磁控制或言逐漸降低的普通弱磁功率控制）時(shí)已具有無(wú)窮大的理想最高轉(zhuǎn)速，因此本節(jié)僅分析子＜1情況。經(jīng)推導(dǎo)得轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)速與凸極率、弱磁率之間的關(guān)系為

式中， ，其對(duì)應(yīng)曲線如圖1于12所示?？梢钥闯?，轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)速與弱磁率、凸極率有直接關(guān)系，凸極率、弱磁率增大，轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)速降低。同時(shí)由前述分析已知最高轉(zhuǎn)速與凸極率無(wú)關(guān)，因此增加電機(jī)凸極率可顯著提高電機(jī)的弱磁擴(kuò)速能力。電機(jī)的弱磁擴(kuò)速能力用弱磁擴(kuò)速倍數(shù)權(quán)表示，定義為。

顯然，弱磁擴(kuò)速倍數(shù)表示的是永磁同步電動(dòng)機(jī)在空載且不計(jì)電機(jī)各種損耗時(shí)的弱磁擴(kuò)速能力。弱磁擴(kuò)速倍數(shù)隨弱磁率及凸極率的變化規(guī)律如圖10一13所示。可以看出，永磁同步電動(dòng)機(jī)弱磁擴(kuò)速能力隨弱磁率的增加而提高。通常內(nèi)置磁體磁路結(jié)構(gòu)的永磁同步電動(dòng)機(jī)能夠具有2的凸極率、 0 . 7一0 . 8的弱磁率，因此理論上具有4 . 8一7 . 8的弱磁擴(kuò)速倍數(shù)（如果考慮電機(jī)損耗，該數(shù)值則大打折扣），與凸極率為1的表面式磁體磁路結(jié)構(gòu)的永磁同步電動(dòng)機(jī)相比，弱磁擴(kuò)速能力提高了20％。

一、其他因素對(duì)功率特性及弱磁擴(kuò)速能力的影響

前面分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)理想情況下的功率特性及弱磁擴(kuò)速能力，未計(jì)及損耗和飽和的影響，實(shí)際電機(jī)中存在各種損耗（包括繞組銅耗、鐵耗、機(jī)械損耗等）及磁路的非線性，下面具體分析這些因素的影響。電機(jī)繞組電阻的存在使電機(jī)的功率特性曲線降低，在分析問(wèn)題時(shí)可將理想的電壓極限值扣除電機(jī)繞組的電阻壓降作為實(shí)際的電壓極限值，用以考慮電樞繞組電阻的影響。電機(jī)的磁滯損耗近似正比于頻率，渦流損耗則與頻率的平方成正比。因此，變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的鐵耗非常復(fù)雜。高速時(shí)電機(jī)的基波磁通很低，所產(chǎn)生的鐵耗不大，但諧波產(chǎn)生的鐵耗較大，使電機(jī)高速時(shí)的輸出功率降低，從而限制了電機(jī)的最高運(yùn)行速度。電機(jī)的機(jī)械損耗近似與轉(zhuǎn)速的立方成正比，因此高速時(shí)電機(jī)的損耗大小更決定于機(jī)械損耗，在電機(jī)設(shè)計(jì)中必須充分考慮這一點(diǎn)。磁路飽和對(duì)電機(jī)的功率特性也有重要影響。低速時(shí)交軸磁路的飽和使交軸電抗變小，從而降低了電機(jī)的凸極率，影響電機(jī)的功率特性。高速時(shí)由于磁密較低，且電樞反應(yīng)磁場(chǎng)主要作用于直軸，而直軸電感幾乎與直軸電流無(wú)關(guān)，因此高速時(shí)可以認(rèn)為電機(jī)是線性的。