一种永磁电机批量生产中永磁励磁性能差异的补偿方法技术

本发明专利技术属于永磁电机性能补偿方法，尤其涉及一种永磁电机批量生产中永磁励磁性能差异的补偿方法。其包括以下步骤：步骤1、根据感应电动势决定永磁同步电机运行性能的基本原理，判断永磁励磁性能差异性；步骤2、对永磁励磁性能差异进行补偿，确定合格产品。本发明专利技术通过调整设计参数保证感应电动势不变，从而降低永磁电机性能的差异性甚至保持性能不变，降低电机生产企业产品废品率，提升了企业的经济效益。

A compensation method for the difference of permanent magnet excitation performance in the mass production of permanent magnet motor

【技术实现步骤摘要】
一种永磁电机批量生产中永磁励磁性能差异的补偿方法
本专利技术属于永磁电机性能补偿方法，尤其涉及一种永磁电机批量生产中永磁励磁性能差异的补偿方法。
技术介绍
永磁电机凭借其结构简单、运行可靠、体积小且质量轻及损耗小、效率高，电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点被广泛应用于航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。在永磁同步电动机的设计、生产过程中，稳定、准确的永磁体性能参数是保证永磁电机优越性能的重要基础。但是，批量生产的永磁材料不可避免地产生性能上的差异性，导致永磁电机性能差异，从而影响永磁电机的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有批量生产中因永磁励磁性能差异导致永磁电机性能所存在的上述问题，提出了一种永磁电机批量生产中永磁励磁性能差异的补偿方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，包括以下步骤。步骤1、根据感应电动势决定永磁同步电机运行性能的基本原理，判断永磁励磁性能差异性。步骤2、对永磁励磁性能差异进行补偿，确定合格产品。进一步地，所述步骤1中，永磁同步电动机永磁励磁性能差异的判定通过测定电机空载反电动势实现，所述空载反电动势通过反拖法或最小电流法获得，若|测试值-设计值|/设计值>5%，说明永磁励磁性能存在差异性。更进一步地，反拖法是用原动机拖动被试电动机，在同步转速下做发电机空载运行，测定被试机输出端的三个线电压，取其平均值即为空载反电动势；原动机的选择可选用同极数同功率的三相同步电动机，也可选用同极数同频率的三相异步电动机，试验时要调整三相异步电动机的频率使其达到三相永磁同步电动机的同步转速；也可用不同极数不同频率的同步机或异步机，但要确保达到被试机的同步转速。更进一步地，最小电流法是被试机在额定电压额定频率下空载运行到机械耗稳定，调节其外加电压，使其空载电流达到最小；其中，外加端电压平均值即为永磁同步电动机的空载反电动势。进一步地，所述步骤2中，对永磁励磁性能的差异补偿通过调整电机绕组每相串联匝数和线径大小实现，满足槽满率不超过极限值的条件下使实际空载反电动势接近设计值。更进一步地，若补偿后电机的空载反电动势接近设计值，即|测试值-设计值|/设计值<2%，则确认电机为出厂合格产品。更进一步地，所述步骤2中，当电机的空载反电动势试验值低于设计值时，说明永磁体实际的剩磁密度低于标称值Br；为了补偿过低的磁性能，提高电机运行性，需增加电机的电负荷，即增加电机每相绕组串联匝数；为了保证与原设计相比槽满率不变，增加匝数的同时应该减小漆包线线径。当电机的空载反电动势测试值高于设计值时，则应减少电机每相绕组串联匝数，同时增大漆包线线径，保证实际的空载反电动势尽可能地接近设计值。与现有技术相比本专利技术有益效果。本专利技术提供一种永磁电机批量生产中永磁励磁性能差异的补偿方法，该方法充分考虑当批量生产永磁体性能参数发生较大变化时，通过调整设计参数保证感应电动势不变，从而降低永磁电机性能的差异性甚至保持性能不变，降低电机生产企业产品废品率，提升了企业的经济效益。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。本专利技术保护范围不仅局限于以下内容的表述。图1为一种永磁电机批量生产中永磁励磁性能差异的补偿方法流程示意图。图2为空载反电动势决定电机性能的原理图。图3为空载反电动势比较图。图4为电机补偿前后的效率、功率因数比较。具体实施方式如图1所示，本专利技术包括。1、永磁励磁性能差异的判定。剩磁密度Br是表现永磁材料性能的重要指标，永磁励磁性能的差异性在剩磁密度上表现的最为明显。永磁励磁性能的差异性可以等效成剩磁密度在一个范围内变化。永磁同步电动机的运行性能与永磁体性能直接相关，而剩磁密度对性能的影响通过感应电动势反映出来。永磁同步电动机的感应电动势和剩磁密度的关系为。则可以通过对永磁同步电动机空载反电动势的测定，来反映剩磁密度的差异性，即永磁励磁性能的差异性。将空载反电动势的测试值与设计值进行对比，若|测试值-设计值|/设计值>5%，说明永磁励磁性能存在差异性，影响电机性能，不符合出厂要求，需要对永磁性能差异进行补偿。采用反拖法进行测定。测试时，用原动机将被试电动机机械连接。原动机拖动被试电机在同步转速下作为发电机空载运行。分别测量被试电动机的出线端电压Uab，Ubc和Ubc，取其平均值作为空载反电动势线电压值，并记录此时电动机定子铁心的温度和环境温度。将空载反电动势的测试值与设计值进行对比，若|测试值-设计值|>5%，说明永磁励磁性能存在差异，通过空载反电动势判断永磁励磁性能及电机性能的原理是：永磁同步电动机交、直轴电流的表达式为：永磁同步电动机的电磁功率表达式为：假定永磁体剩磁密度低于标称值，根据公式（1），空载反电动势E0减小，则通过公式（4），空载反电动势的减小导致功角θ增大，再根据公式（3），随着功角的增加，直轴电流Id减小，而交轴电流Iq增大，由于交轴电流幅值远大于直轴电流，定子电流增加，此时铜耗和杂散损耗也增加，虽然铁耗减小，但总损耗增加，因此效率减小。2.永磁励磁性能差异补偿。当永磁同步电动机空载反电动势试验值异于设计值时，说明永磁励磁性能存在差异，而永磁体励磁性能的差异性影响永磁同步电动机的性能，因此需要对永磁励磁性能差异进行补偿。该方法基于永磁电机感应电动势决定永磁电机性能原理，通过调整方便改变的电磁设计参数，保证永磁励磁性能差异电机的感应电动势与设计值相一致，实现有效的永磁励磁性能差异的补偿。当步骤1测定的空载反电动势测试值低于设计值，说明永磁体实际的剩磁密度低于标称值Br。为了补偿较低的磁性能，提高电机运行性能，应增加电机的电负荷，即增加电机每相绕组串联匝数，同时减小漆包线线径，在保证电机槽满率不变的情况下使电机实测的空载反电动势尽可能地接近设计值。当电机的空载反电动势测试值高于设计值时，则应减少电机每相绕组串联匝数，同时增大漆包线线径，保证补偿后的空载反电动势接近设计值。补偿原理如附图2所示，假定永磁体剩磁密度低于额定标称值，空载反电动势值低于设计值，增加绕组匝数使空载反电动势值接近于设计值，同时减小线径保证槽满率不变，从而对励磁性能差异进行补偿。假定补偿后的空载反电动势与设计值一致，由于线径减小，定子电阻变大铜耗略微增加，但定子电流减小，由于匝数增加，交轴与直轴电抗相应增加，功角增大，功率因数增加。3.合成产品的确定依据步骤2补偿后电机的空载反电动势，若|测试值-设计值|/设计值<2%，则确认该电机为合格产品，准许出厂销售。步骤2中每相串联匝数变化值△N取值原则是，根据公式（1），补偿后的空载反电动势接近设计值，即E0(N+或—△N)约等于E0（设计），式中E0为空载反电动势，N为每相绕组串联匝数，△N为每相串联匝数变化值。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁电机批量生产中永磁励磁性能差异的补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、根据感应电动势决定永磁同步电机运行性能的基本原理，判断永磁励磁性能差异性；/n步骤2、对永磁励磁性能差异进行补偿，确定合格产品。/n

【技术特征摘要】
1.一种永磁电机批量生产中永磁励磁性能差异的补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、根据感应电动势决定永磁同步电机运行性能的基本原理，判断永磁励磁性能差异性；
步骤2、对永磁励磁性能差异进行补偿，确定合格产品。


2.根据权利要求1所述的一种永磁电机批量生产中永磁励磁性能差异的补偿方法，其特征在于：所述步骤1中，永磁同步电动机永磁励磁性能差异的判定通过测定电机空载反电动势实现，所述空载反电动势通过反拖法或最小电流法获得，若|测试值-设计值|/设计值>5%，说明永磁励磁性能存在差异性。


3.根据权利要求2所述的一种永磁电机批量生产中永磁励磁性能差异的补偿方法，其特征在于：反拖法是用原动机拖动被试电动机，在同步转速下做发电机空载运行，测定被试机输出端的三个线电压，取其平均值即为空载反电动势；原动机的选择可选用同极数同功率的三相同步电动机，也可选用同极数同频率的三相异步电动机，试验时要调整三相异步电动机的频率使其达到三相永磁同步电动机的同步转速；也可用不同极数不同频率的同步机或异步机，但要确保达到被试机的同步转速。


4.根据权利要求2所述的一种永磁电机批量生产中永磁励磁性能差异的补偿方法，其特征在于：最小电流法...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，安跃军，张振厚，王光玉，孔祥玲，毕德龙，薛丽萍，杨霞，师勇，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21