永磁体失磁是永磁伺服电机常见故障之一,其失磁程度的不同将会造成电机性能不同程度的改变。以一台12.5KW卷烟自动化设备永磁伺服电机为例,研究了永磁电机失磁对气隙磁场和电流的影响。基于傅里叶谐波分解理论对电流进行谐波分解,给出了电流谐波随不同永磁体失磁率的变化规律。在此基础之上对电机的功率因数、功率、损耗、最大转矩及其过载能力进行研究,给出了电机不同性能参数随转子永磁体失磁率的变化规律,并进一步揭示了电机失磁对电机性能影响的机理,所得出的结论为进一步研究永磁伺服电机故障容错及其可靠性奠定了一定的基础。
永磁伺服电机具有损耗少、效率高、体积小、重量轻、调速性能好喝位置精度高等一系列优点,使其作为高效节能产品在航空航天、国防、钢铁、油田、纺织、化工行业得到较为广泛的应用。然而电机作为电力系统中的耗能大户,其安全可靠的运行对电力系统稳定性具有重要的意义,此外电机的安全可靠运行也直接关系到生产产品的品质和现场工作人员的安全。
纵然在金融危机环境下,永磁伺服电机市场在国内仍然呈现迅猛发展的势头,工业领域永磁电机的服役数量逐年增加,然而,这些电机在使用过程中,随着服役年限的增大,永磁体有可能出现不同层度的励磁性能降低,对电机的使用造成影响,直接影响到工业生产环节,研究永磁电机失磁对电机性能的影响具有重要的意义。此外,永磁材料特性、电机的设计、电机的使用环境及使用方式都是影响永磁体失磁的关键因素,所以永磁体失磁已经成为永磁电机常见故障之一,也是永磁电机未来所面临的一个重要问题。
随着永磁电机应用的拓展,国内外专家学者及相关研究单位在电机永磁体失磁方面做了大量的研究工作,同时也取得了一定的成绩。范国栋等人指出造成永磁体失磁的主要原因,并给出了防止失磁的措施,王刚等人对永磁同步电机进行建模仿真,通过模拟电机失磁故障状态下的运行参数,对电机的定子铜耗和定子铁耗进行定量计算,张猛等人提出了永磁同步电机永磁体状况在线监测方法,有效防止永磁电机失磁状况的恶化,降低不可逆失磁的程度,也有学者提出利用转矩测量和小波分析方法,判断永磁电机永磁体的失磁率,以及抵抗外磁场、温度对电机永磁体造成不可逆失磁的研究。国内外对于永磁体研究已有一定的基础,但永磁电机不同程度失磁对电机性能影响的研究还不多见。
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