永磁電動機(jī)的缺點(diǎn)分析

永磁電機(jī)（PMM）是目前國際國內(nèi)市場最具熱點(diǎn)，最具話題度也最具先進(jìn)性的電動機(jī)類型，應(yīng)用范圍十分廣泛。但也并非毫無缺點(diǎn)，今天我們來客觀分析下永磁電機(jī)的缺點(diǎn)，用戶可根據(jù)自己的使用場景來進(jìn)行選擇。

通過定子電流與轉(zhuǎn)子上或轉(zhuǎn)子內(nèi)的永磁體的相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。小型低功耗電機(jī)用于IT設(shè)備，商用機(jī)器和汽車輔助設(shè)備中的表面轉(zhuǎn)子磁體是常見的。內(nèi)部磁體（IPM）在電動車輛和工業(yè)電機(jī)等大型機(jī)器中很常見。


在永磁電機(jī)中，如果不考慮轉(zhuǎn)矩脈動，則定子可能使用集中（短節(jié)距）繞組，但在較大的永磁電機(jī)中分布繞組是常見的。


由于永磁電機(jī)沒有機(jī)械換向器，所以逆變器對于控制繞組電流至關(guān)重要。與其他類型的無刷電機(jī)不同，永磁電機(jī)不需要電流來支持其磁場。


因此，如果體積小或重量輕，永磁電機(jī)可以提供最大的扭矩，并且可能是最好的選擇。無磁化電流也意味著在“最佳點(diǎn)”負(fù)載下效率更高 - 即電機(jī)性能最佳的地方。
此外，盡管永磁體在低速時帶來了性能優(yōu)勢，但它們也是技術(shù)上的“致命弱點(diǎn)”。例如，隨著永磁電機(jī)速度的增加，反電動勢接近逆變器電源電壓，從而無法控制繞組電流。這定義了通用永磁電機(jī)的基本速度，并且在表面磁體設(shè)計(jì)中通常代表給定電源電壓的最大可能速度。


在大于基本速度的速度下，IPM使用主動磁場弱化，其中操縱定子電流故意壓低磁通量。可以可靠實(shí)施的速度范圍限制在4：1左右。和以前一樣，這個限制可以通過減少繞組匝數(shù)和接受更大的成本和逆變器中的功率損耗來實(shí)現(xiàn)。


磁場弱化的需要是速度相關(guān)的，并且不管扭矩如何都會產(chǎn)生相關(guān)的損失。這會降低高速下的效率，特別是在輕負(fù)載下。


在高速公路行駛的電動汽車中，這是非常嚴(yán)重的。永磁電機(jī)經(jīng)常受到電動汽車的青睞，但是在實(shí)際駕駛周期進(jìn)行計(jì)算時，效率的好處是值得懷疑的。有趣的是，至少有一家著名的電動汽車制造商已經(jīng)從PM切換到感應(yīng)電動機(jī)。
 
其他缺點(diǎn)包括由于其固有的反電動勢在故障條件下難以管理的事實(shí)。即使變頻器斷開，只要電機(jī)旋轉(zhuǎn)，電流就會持續(xù)流過繞組故障，從而導(dǎo)致齒槽轉(zhuǎn)矩和過熱，并且都是危險(xiǎn)的。


例如，由于變頻器停機(jī)，在高速下的磁場減弱會導(dǎo)致不受控制的發(fā)電，并且逆變器的直流母線電壓可能上升到危險(xiǎn)的水平。


除了那些裝有釤鈷磁體的永磁電機(jī)外，操作溫度是另一個重要的限制。而由于逆變器故障而產(chǎn)生的高電動機(jī)電流會導(dǎo)致退磁。


最大速度受機(jī)械磁鐵保持力的限制。如果永磁電機(jī)損壞，修理它通常需要返回到工廠，因?yàn)榘踩靥崛『吞幚磙D(zhuǎn)子是困難的。最后，報(bào)廢時的回收也很麻煩，盡管當(dāng)前稀土材料的高價(jià)值可能會使這種材料更具經(jīng)濟(jì)可行性。


盡管存在這些缺點(diǎn)，永磁電機(jī)仍然在低速和甜點(diǎn)效率方面保持無與倫比的地位，而且在尺寸和重量至關(guān)重要的情況下，它們都非常有用。

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