关于永磁同步电机失磁故障的对策，永磁电机失磁怎么办？

永磁同步电机因为其布局简单、运行靠得住、损耗少、功率密度高、 电机的外形和尺寸可以机动多样等显明优点，利用范围极为广泛，普及航空航天、 国防、工农业和产和日常生活的各个领域。今朝，永磁电机的利用领域仍在赓续的拓展，风力发电、电动汽车等新能源领域也在大年夜量应用永磁电机。是以，为了确保像电动汽车这样的利用系统以及其它对靠得住性要求更高的利用领域的安然性，必须注重永磁同步电念头运行的靠得住性和稳定性。

嵌入电机内的永磁体是永磁同步电机紧张的布局部件，它的磁机能直接影响永磁同步电机的效率、机能和靠得住性。在温度、电枢反映及机器振动等身分影响下，嵌入电机内的永磁体可能会孕育发生弗成逆掉磁，使电机机能急剧下降，以致有可能导致电机停转，对付像电动汽车这样的利用系统，永磁电机的忽然掉磁是异常危险的。是以，阐发永磁同步电机的永磁体磁机能及掉磁故障，对电机安然高效运行具有十分紧张的意义[1][2]。

国内外钻研现状

近年来，国内外对永磁材料的掉磁机理和永磁同步电机的掉磁故障进行了广泛的钻研。文献[3]对稀土永磁材料的交流掉磁征象进行钻研，总结出稀土永磁材料外面磁感应强度在不合频率的交变磁场感化下随光阴的变更规律。文献[4]针对稀土永磁同步电机在运行一段光阴后机能下降这一征象，阐发了引起电机掉磁的缘故原由，提出了在检修和运行中避免掉磁的一些有效措施。文献[5]提出了一种基于卡尔曼滤波器的永磁同步电机永磁体磁场状况在线监测措施。文献[6][7]中经由过程建立参数模型或有限元模型来钻研电机的掉磁故障，提出了一些对永磁同步电机掉磁故障的监测措施。文献[10]对掉磁故障缘故原由进行了周全的阐发，提出了离线和在线检测措施。 基于永磁体磁场状况的动态监测，可防止永磁电机掉磁状况的恶化，低落弗成逆掉磁程度。文献[13]提出一种改进的反电势法，可用于永磁体磁链预计。

永磁同步电机掉磁的发生

任何磁性材料都存在材料自身的磁机能稳定问题。永磁材料也具有掉磁特点，当嵌入电机内作为励磁磁极后，受电机运行时温度、电枢反映、机器振动以及其它身分的综合影响，永磁体发生弗成逆掉磁的风险增添，导致电机的机能下降以致使电机停转。

1、机器与化学缘故原由

引起永磁体掉磁的机器方面的缘故原由主如果发生剧烈振动使永磁体破损、碎裂，磁畴的磁矩偏向发生变更从而使永磁体磁机能下降。化学掉磁主如果因为永磁体外面处置惩罚欠妥，或外面镀层破坏导致永磁体裸露而锈蚀引起的。

2、温度

温度对永磁体的磁机能有很大年夜的影响。在永磁体应用历程中，情况温度处于变更中，其磁机能跟着温度的变更而变更，在其它事情前提都正常仅温度升高时，永磁体有可能孕育发生弗成逆掉磁。

3、冲击电流

电机发生短路故障或瞬时过载孕育发生的冲击电流都邑引起同步电机掉磁的发生。

4、涡流

在电机处于负载工况时，分外是高速弱磁时，电机的合成磁场存在大年夜量谐波，将在永磁体外面孕育发生涡流，导致永磁体温度升高，增添了永磁体的掉磁风险。

5、去磁磁场

假如节制系统不稳定，在高速时会孕育发生过大年夜的去磁电流，可能导致永磁体掉磁。

掉磁对电机机能的影响

掉磁对同步电念头有很大年夜迫害。永磁电机中的永磁体掉磁后,电机的机能下降，着力不够。假如掉磁严重，电机将不能驱动负载以致被烧毁。

假定在某一恒定负载下，永磁体发生了弗成逆掉磁，磁机能就会低落，残剩磁感应强度会下降。假如电机负载不变，即要求输出的电磁功率不变，一定会使功角增大年夜和电流增添来孕育发生与负载平衡的电磁力矩。跟着永磁同步电机弗成逆掉磁的孕育发生，电机的铁损和铜损都邑增添，电机效率显着下降[11]。

永磁同步电机在设计时，平日会把空载反电动势设置在一个合理的范围，以便节省永磁材料、前进功率身分和电机效率。掉磁发生后， 永磁体磁机能的改变直接影响气隙磁场的散播，气隙磁通的基波及谐波幅值也将发生改变。若电机仍以额定转速扭转，在定子绕组中孕育发生的感应电动势将随之发生改变。空载感应电动势（反电动势）是反映电机永磁体磁机能最直接的变量。反电动势的大年夜小不仅抉择电机运行于增磁状态照样去磁状态，而且对电机的动态机能和稳态机能都有很大年夜的影响。钻研反电动势的变更便可以直接掌握永磁体磁机能的变更。

永磁电机掉磁的检测措施

1、仪器检测

文献[4]中提出了用仪器检测电念头的气隙磁场来判断电机是否掉磁。主要检测措施可分为以下几个方面：

①特斯拉计

特斯拉计（高斯计）是根据霍尔效应制成的，可以方便地测试气隙中的磁场、磁体的外面磁场和距磁体必然间隔的磁场。测试时，迁移转变霍尔探头，使之与磁场偏向垂直。特斯拉计测试的磁场是霍尔片上的匀称磁场，靠近于点测试，可以测出磁场的不平均性。

②磁通表

磁通表（韦伯计）是使用电磁感应定律丈量磁通量的直读仪表。当测试线圈从磁场中抽出时，磁通表指针发生偏转。线圈内被测磁通或磁通密度可用仪表阐明书中给定的公式谋略。用抽拉线圈措施可以测得线圈面积内匀称磁通密度或磁场值。

③直流磁特点测试仪

直流磁特点测试仪能够同时测试材料的Br，Hc，其事情道理是用电子磁通计测出在外磁场感化下磁化强度或磁感应强度的变更，同时用另一电子磁通计或霍尔探头测出闲暇中磁场的变更，将旌旗灯号分手输入 X—Y 记录仪的x 端和y 端，由此自动记录材料的退磁曲线和磁滞回线。

仪器检测虽然简单易实现但并不准确，不能对掉磁机理进行深入的阐发。除上述措施之外，还有Matlab 仿真，有限元阐发法等。

2、Matlab 仿真

Matlab 供给了强大年夜的旌旗灯号处置惩罚能力和图形处置惩罚能力，在此根基上结合 Matlab可视化编程功能对电机故障诊断中旌旗灯号处置惩罚部分进行可视化编程，使得旌旗灯号处置惩罚历程简单方便，并且能够对旌旗灯号进行多种变换，有利于诊断职员察看故障特性，得出精确的故障诊断结果。

3、有限元阐发法

有限元法是将继续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片地表示求解域上待求的未知场函数，从而使一个继续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题[9]。有限元法在 20 世纪40 年代被提出后徐徐利用于飞机设计和工程电磁阐发领域，能对繁杂的电磁场进行高精度求解。它具有适应繁杂界限前提或界限外形、较高的求解精度、能求解非线性问题等优点，是以，分外得当求解电机这类界限前提繁杂、存在非线性材料的磁场问题。

①电磁场有限元法

电磁场有限元法是对电磁场偏微分方程求数值解，它的求解步骤是首先将全部求解区域离散化，瓜分成许多小的区域，称之为“单元”或者“有限元”。然后将偏微分方程的边值问题等价为前提变分问题及泛函数求极值的问题，使用剖分插值在单元上构造插值函数，离散化变分问题为通俗多元函数的极值问题，以及终极蜕变成求解一组多元代数方级组，这些方程的解便是待求边值问题的数值解。经由过程电磁场有限元法求得各点磁位后，再经由过程变换（即后处置惩罚）就可以获得阐发所必要的力、转矩、损耗、电抗、电动势等参数[11] 。

②电磁场仿真软件 Ansoft 先容

假如借助有限元电磁场仿真元件，电机设计和故障阐发会变得异常方便，其求解精度满意工程要求，且速率相称快。Ansoft 是天下闻名的商用电磁场有限元软件之一，主要用于设计和阐发各类电磁设备和机电设备，例如：电机、变压器、传感器及其它电磁设备。它基于麦克斯韦方程，采纳有限元离散形式，将工程中的电磁场谋略转变为宏大年夜的矩阵求解，具有操作界面友好，能够进行散播式谋略和并行谋略，求解准确性高等特征。 Ansoft 能够自动自适应孕育发生适当、高效和准确的网格剖分，这种自动自适应剖分技巧可以使有限元阐发变得更简单。使用Ansoft 软件，可以阐发电机在不合工况下的磁场散播环境，得到各类机能参数曲线与数据。

总 结

经由过程以上文献资料的收拾，大年夜致确定了对永磁同步电机进行掉磁诊断的思路：基于功能强大年夜的有限元电磁场仿真软件 Ansoft 对永磁同步电机进行建仿照真，模拟其发生掉磁故障，对掉磁状态下的空载反电动势频谱进行阐发，并与正常状态下的运行环境进行对照；同时阐发电机在额定负载下掉磁后一些状态参数的变更环境。

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