永磁同步電機反電動勢與電機效率有何關(guān)系?
永磁同步電機的反電動勢與電機效率關(guān)系密切。
反電動勢會受到多種因素影響,比如轉(zhuǎn)速、每槽匝數(shù)、箱數(shù)、并聯(lián)支路數(shù)、電機磁路、磁鋼充磁方向、溫度等,其中定子繞組匝數(shù)、轉(zhuǎn)子角速度、轉(zhuǎn)子磁體產(chǎn)生的磁場以及定轉(zhuǎn)子的氣隙影響較大。
在不同負載下,反電動勢大小會影響電機的功率因素和效率。恒定負載下,電機效率隨反電動勢減少而上升,隨其增加而下降。
要提高電機效率,可以從多個方面入手。從轉(zhuǎn)子方面,對于無刷電機,使用更高性能的永磁材料,但價格會上升。調(diào)整控制電路也很關(guān)鍵,比如無刷直流電機運行時,讓反電動勢過零點和相電流過零點的相位盡量重合,能使三相轉(zhuǎn)矩疊加在理論上成為恒定轉(zhuǎn)矩,減小轉(zhuǎn)矩脈動,提升電機效率。具體可調(diào)整控制電路中的相位超前導(dǎo)通角。同時,要控制電路主控制元件的導(dǎo)通損耗和線圈的電阻損耗,以及減少軸和軸承的摩擦損耗。
對于有刷電機,可將銅換向器更換為碳換向器。減少銅損和鐵損也很重要,增加直流電機的尺寸,在恒定電壓和負載的情況下減少每個槽的匝數(shù),并加大線徑或者并繞根數(shù),鐵損則可通過更換材料或者提高加工精度等來降低。
另外,改進電機結(jié)構(gòu)和優(yōu)化電機控制也能提升效率。比如永磁同步電機采用磁場定向控制,感應(yīng)電機采用定子電流控制。采用高頻率的 PWM 控制方式、閉環(huán)控制、PID 控制等方法。還能加裝反電動勢熔斷器和電機反向保護器,保護電機避免損壞和反向運行。
在永磁輪轂電機的設(shè)計中,利用有限元軟件計算電機的空載特性和負載特性,分析永磁體斜極對電機齒槽轉(zhuǎn)矩、反電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩的影響,綜合得出電機最優(yōu)尺寸。比如當永磁體傾斜角度為 4°時,齒槽轉(zhuǎn)矩幅值最小,反電動勢基波幅值隨著傾斜角度的增加而下降,波動轉(zhuǎn)矩系數(shù)隨著永磁體傾斜角度的增加逐漸減小,電磁轉(zhuǎn)矩波動幅值較小且電磁轉(zhuǎn)矩足夠大。