2.4.6 永磁體剩磁對電機參數及性能的影響

在相同的電機結構下研究電機的電感參數隨永磁體剩磁的變化規律，如圖2-32所示。

由圖2-32可知，交、直軸電感都隨永磁體剩磁的增加而下降，其中交軸電感下降幅度更大。交、直軸電感差值先增加后減小，故存在一個最佳的剩磁范圍，使磁阻轉矩較大。剩磁在0.1～0.4T范圍內時，電機的交軸電感下降不多，但直軸電感下降迅速，使交、直軸電感差值隨剩磁增加有所提升；剩磁超過0.4T后，交軸電感下降迅速，而直軸電感基本不變，交、直軸電感差值迅速減小。這是由于永磁體剩磁較低時，交軸磁路中的轉子導磁通道飽和程度較小，交軸電感下降不多，而永磁體端部漏磁可以使直軸磁路的轉子隔磁橋非常飽和，直軸電感下降較多；當永磁體剩磁較高時，交軸磁路中的轉子導磁通道飽和程度較大，交軸電感下降迅速，直軸磁路中的轉子隔磁橋已經非常飽和，磁力線大多從氣隙上通過，直軸電感下降較為緩慢。

圖2-32 永磁體剩磁對交、直軸電感的影響

不同永磁材料的永磁輔助同步磁阻電機轉矩隨電流角的變化曲線也有所不同，圖2-33對比了永磁輔助同步磁阻電機分別采用鐵氧體永磁體（Br=0.42T）和釹鐵硼永磁體（Br=1.2T）的轉矩特性。

圖2-33 電磁轉矩隨電流角度變化曲線

a）樣機1（Br=0.42T） b）樣機2（Br=1.2T）

兩種電機的轉矩幅值都隨著電流幅值的增加而變大。此外，在相同的電流幅值下，電流角對兩種電機的轉矩影響都很大，兩種電機單位電流輸出最大轉矩時的電流角都位于90°～135°，并且隨著電流的增大，產生最大轉矩的電流角逐漸加大。

兩種電機的轉矩特性也存在著明顯的不同：

1）樣機2的轉矩特性和一般的內置式永磁同步電機非常相近，在0°～180°電流角范圍內，轉矩全部為正值。樣機1的轉矩特性與樣機2有很大不同，在0°～180°電流角范圍內，轉矩有正有負，特別是在0°～60°范圍內，電流幅值很小時轉矩為正值，隨著電流的增大，轉矩變為負值，并且電流越大，反向轉矩越大。永磁輔助同步磁阻電機的這種轉矩特性對電機控制提出了更高的要求。

2）兩臺樣機在不同電流幅值下的最優電流角不同，樣機1的最優電流角都大于樣機2。這說明樣機1的電磁轉矩中磁阻轉矩占有主導地位，這是永磁輔助同步磁阻電機的特色。

額定電流下最大轉矩Tmax與永磁體剩磁的關系如圖2-34所示。Tmax隨著Br的增加逐漸提升，當剩磁增大到一定程度后，增速逐漸放緩。這主要是因為隨著剩磁的增加，永磁體之間的導磁通道先出現飽和，電機的q軸電感減小，導致磁阻轉矩下降，而后定子齒部及軛部磁路也出現了局部飽和，電機永磁轉矩增速放緩，電機的電磁轉矩基本保持不變。

圖2-34 電磁轉矩隨剩磁變化曲線