永磁体剩磁对电机参数和性能的影响

在相同的电机结构下研究电机的电感参数随永磁体剩磁的变化规律，如图2-32所示。

由图2-32可知，交、直轴电感都随永磁体剩磁的增加而下降，其中交轴电感下降幅度更大。交、直轴电感差值先增加后减小，故存在一个最佳的剩磁范围，使磁阻转矩较大。剩磁在0.1～0.4T范围内时，电机的交轴电感下降不多，但直轴电感下降迅速，使交、直轴电感差值随剩磁增加有所提升；剩磁超过0.4T后，交轴电感下降迅速，而直轴电感基本不变，交、直轴电感差值迅速减小。这是由于永磁体剩磁较低时，交轴磁路中的转子导磁通道饱和程度较小，交轴电感下降不多，而永磁体端部漏磁可以使直轴磁路的转子隔磁桥非常饱和，直轴电感下降较多；当永磁体剩磁较高时，交轴磁路中的转子导磁通道饱和程度较大，交轴电感下降迅速，直轴磁路中的转子隔磁桥已经非常饱和，磁力线大多从气隙上通过，直轴电感下降较为缓慢。

图2-32 永磁体剩磁对交、直轴电感的影响

不同永磁材料的永磁辅助同步磁阻电机转矩随电流角的变化曲线也有所不同，图2-33对比了永磁辅助同步磁阻电机分别采用铁氧体永磁体（B_r=0.42T）和钕铁硼永磁体（B_r=1.2T）的转矩特性。

图2-33 电磁转矩随电流角度变化曲线

a）样机1（B_r=0.42T） b）样机2（B_r=1.2T）(www.xing528.com)

两种电机的转矩幅值都随着电流幅值的增加而变大。此外，在相同的电流幅值下，电流角对两种电机的转矩影响都很大，两种电机单位电流输出最大转矩时的电流角都位于90°～135°，并且随着电流的增大，产生最大转矩的电流角逐渐加大。

两种电机的转矩特性也存在着明显的不同：

1）样机2的转矩特性和一般的内置式永磁同步电机非常相近，在0°～180°电流角范围内，转矩全部为正值。样机1的转矩特性与样机2有很大不同，在0°～180°电流角范围内，转矩有正有负，特别是在0°～60°范围内，电流幅值很小时转矩为正值，随着电流的增大，转矩变为负值，并且电流越大，反向转矩越大。永磁辅助同步磁阻电机的这种转矩特性对电机控制提出了更高的要求。

2）两台样机在不同电流幅值下的最优电流角不同，样机1的最优电流角都大于样机2。这说明样机1的电磁转矩中磁阻转矩占有主导地位，这是永磁辅助同步磁阻电机的特色。

额定电流下最大转矩T_max与永磁体剩磁的关系如图2-34所示。T_max随着B_r的增加逐渐提升，当剩磁增大到一定程度后，增速逐渐放缓。这主要是因为随着剩磁的增加，永磁体之间的导磁通道先出现饱和，电机的q轴电感减小，导致磁阻转矩下降，而后定子齿部及轭部磁路也出现了局部饱和，电机永磁转矩增速放缓，电机的电磁转矩基本保持不变。

图2-34 电磁转矩随剩磁变化曲线