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                                                 淺析影響永磁同步電機的因素有哪些？
     永磁同步電機具有效率高、功率密度高、可靠性高、控制性好等優(yōu)點，在國防、航空航天、計算設(shè)備、工程應(yīng)用等領(lǐng)域獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。對失磁故障原因進行了分析，提出了離線和在線檢測方法。基于永磁體磁場狀況的動態(tài)監(jiān)測，可防止永磁電機失磁狀況的惡化，降低不可逆失磁程度，提高系統(tǒng)可靠性。
     1 永磁體失磁的影響因素
在研究所有存在磁性材料的時候，分析磁性材料的磁性的穩(wěn)定性是不可避免的。對于永磁體同樣不可避免需分析永磁體自身的磁性穩(wěn)定性，永磁體磁性的穩(wěn)定性涉及到很多方面，比如機械振動、外磁場、輻射、撞擊、化學(xué)腐蝕甚至?xí)r間、溫度等。而對于車用的永磁電動機的永磁體磁性散失的原因更是相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，牽涉到了跨行業(yè)的知識。但總的來說，電磁、材料本身性能和機械這些方面是引起永磁體失磁的主要原因。
     1.1 電磁原因
     致使永磁體失磁的電磁方面的因素包括兩個方面：去磁磁場跟高溫。失磁可能是高溫或者去磁磁場一個因素所引起的，也可能是高溫和去磁磁場兩個因素同時的作用而導(dǎo)致。相關(guān)研究表明高溫跟去磁磁場的同時作用導(dǎo)致失磁的概率較高。另一方面電機合成磁場諧波能夠在永磁體外部產(chǎn)生渦流，很可能會使永磁體的本來的高溫升的更高。再有加入控制系統(tǒng)還不穩(wěn)定，在高速度運轉(zhuǎn)時可能會產(chǎn)生過大的去磁電流（Id），這時就有可能造成不可逆的失磁現(xiàn)象。
     1.1.1 渦流的影響
     因為釹鐵硼永磁材料居里溫度相對偏低，溫度穩(wěn)定性較差，其溫度系數(shù)和不可逆損失都相對偏高，一旦電機處于高速弱磁時亦或者是在負載工況時，這時電機自身的合成磁場就會存在大量的諧波，此時就會在永磁體的外部形成渦流，進而會導(dǎo)致永磁體的溫度上升，換句話來說也就提高了永磁體失磁的概率。而對于V型結(jié)構(gòu)的內(nèi)置式磁路，因為這種特殊的結(jié)構(gòu)而將永磁體埋的很深，才得以使轉(zhuǎn)子鐵心得到很好的保護，但又由于集膚效應(yīng)，兩者的共同原因雖然會使距離氣隙相對遠的一邊僅少量的失磁，但另一邊即較近的方向則會出現(xiàn)嚴(yán)重的失磁現(xiàn)象。同時，研究顯示，對于溫度這一因素，因定子轉(zhuǎn)子的溫度總體上的一致性，可得出渦流的的現(xiàn)象并不是關(guān)鍵性的因素，也就是說，渦流不會導(dǎo)致不可逆失磁。
     1.1.2 控制系統(tǒng)不穩(wěn)定的影響
     在高速峰值的工作狀況下進行調(diào)節(jié)實驗，一旦控制響應(yīng)速度過慢或者控制的參數(shù)不夠準(zhǔn)，可能導(dǎo)致Id過大，也可能因此引起永磁體出現(xiàn)不可逆失磁。依據(jù)對樣機永磁體外部的磁感應(yīng)強度的檢測表明，一部分永磁體出現(xiàn)了反相磁場，這些現(xiàn)象表明因為Id過大而導(dǎo)致的概率比較高。
     1.2 材料原因
     可能在永磁體的檢測數(shù)據(jù)方面顯示樣機的永磁體是很正常，但在永磁體的檢測方面，現(xiàn)在的永磁體廠家所使用的檢測方法普遍存在下列的問題，從而使得檢測條件不能及時的地反映出實際的運用用情況：一方面，對永磁體的檢測不是實際使用時電機運用交流去磁法，而采用的是直流去磁的方式，兩種方式的去磁效果很明顯是不一樣的；另一方面，永磁體檢測的試樣方法也不能反映實際情況，試驗時一般使用的是十乘十的圓柱體，而實際使用的是面積比較大的矩形。
稀土永磁電機在外界各方面都得到了廣泛應(yīng)用，這主要歸功于它的功率密度，控制性能及轉(zhuǎn)矩質(zhì)量比等方面都表現(xiàn)出了很好的優(yōu)勢。雖然稀土永磁電機的優(yōu)勢很多，但仍有其劣勢，具體表現(xiàn)在失磁和磁場的波動上：因為釹鐵硼永磁的內(nèi)部材料的溫度都相對偏低，在溫度方面的穩(wěn)定性則不夠理想，不可逆性的損失以及溫度系數(shù)均相對較高，以致使在高溫運行時磁損就嚴(yán)重，并且在電機啟動或者剎車以及故障的狀況下電流都會激增，將會引起不可逆性的失磁。因以上這些原因，導(dǎo)致永磁電機在實際的應(yīng)用當(dāng)中并不理想。
     1.3 永磁體的自然失效
     在常規(guī)的環(huán)境中，在永磁電機充磁后，長期運行即使忽略外界環(huán)境和其他外界條件的影響，永磁體的磁性也會隨著時間的變化而改變，開路磁通隨著時間而損失的百分比叫時間穩(wěn)定性，也稱為自然失效。自然失效跟永磁體的尺寸及使用的材料的內(nèi)稟矯頑力有關(guān)。研究資料顯示永磁材料隨著時間的磁通損失與所經(jīng)歷的時間對數(shù)基本成線性關(guān)系。
     2.檢測系統(tǒng)的意義
     2.1 失磁檢測
     永磁電機中的永磁體失磁后，其性能就會出現(xiàn)很明顯的下降，電流增大再有出力不足，甚至嚴(yán)重的話會導(dǎo)致電機不能驅(qū)動負載以致燒壞電機。電機失磁與否，可以用磁通表檢測電機的氣隙磁場，如果損失嚴(yán)重的，應(yīng)充磁穩(wěn)磁后再使用。另外，也可以通過空載反電動勢來判定電機的失磁狀況，其方法為：電機在額定電壓，額定頻率下空載運行達到穩(wěn)定，調(diào)節(jié)電機的外加電壓，使其電流小，此時的外加電壓可近似為空載反電動勢，測出三個出線端的外加電壓，取其平均值即為空載反電動勢。
     2.2 基于卡爾曼濾波器的永磁體磁鏈觀測法
     上面所介紹的是離線檢測，往往是發(fā)生故障以后才采取的檢測，但已經(jīng)是損壞非常嚴(yán)重的了，對于重要的場合，如電梯的永磁同步電機，就會可能對生命安全構(gòu)成危險。現(xiàn)階段在線檢測的線性估計算法是卡爾曼濾波器，卡爾曼濾波器是一種由卡爾曼（Kalman）提出的用于時變線性系統(tǒng)的遞歸濾波器。下列方程列出的是永磁同步電機的離散化非線性測量和非線性系統(tǒng)模型，其主要目的是將卡爾曼濾波器運用到永磁體磁鏈的在線狀態(tài)估計中。
從上式中可以得出：系統(tǒng)噪聲 (t)較多的注重了模型的不確定性和系統(tǒng)的擾動；為測量噪聲，則注重了測量的不準(zhǔn)，其u(t)為確定性輸入向量；矩陣方差分別為R和Q(t)；初始時候向量xt 為其含有方差P、均值x 的高斯隨機向量。
本文主要談了永磁同步電機的離線和在線檢測。目前，永磁同步電機的失磁檢測主要是離線的，沒有預(yù)估性，尤其對于電梯這樣的特種設(shè)備，電梯廠家應(yīng)當(dāng)配備永磁同步電機失磁的動態(tài)檢測功能，以確保人民的生命安全，也應(yīng)當(dāng)從法規(guī)上強制這一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。