摘要：随着大型同步电机在新能源汽车电驱系统中的应用越来越广泛，永磁材料的退磁问题也越来越受到人们的关注。以某电机为例，介绍转子退磁的判断方法，分析永磁体退磁的影响因素，并结合电机温度仿真和退磁试验，找出转子退磁的失效原因，并分析了偏心问题对电机转子的影响，为该电机的稳定性和可靠性验证提供了参考。
关键词：大型同步电机；转子；常见问题与解决措施
前言：内置式大型同步电机由于有永磁体产生的磁通并且可以在弱磁情况下工作，有高效率和恒功率下宽调速范围，使内置式大型同步电机具有广泛的应用。然而，对于内置式大型同步电机，非正弦分布的气隙磁场会引起大量的各种谐波，容易造成转矩脉动和增加电机的损耗目前在采用磁障转子的内置式大型同步电机优化方面大部分学者的研究方向主要着重分析电机转子的电磁计算和机械强度计算，并未进行气隙磁密等优化。部分学者进行了气隙磁密和谐波畸变率优化，但是转子结构复杂具有加工制造的难度。本文对大型同步电机转子中较为常见的问题进行了阐述并提出了解决措施。
1.造成大型同步电机转子主要存在的问题
1.1电机转子存在退磁问题
1.1.1高温引起转子退磁
大部分大型电机转子由钕铁硼建造，钕铁硼永磁材料最突出的不足之处是热稳定性较差，居里温度较低，一般为310～410℃，剩余磁感应强度温度系数αBr可达－0.13%K－1，磁化强度矫顽力温度系数αHci达－(0.6～0.7)%K－1，温度过高可能导致永磁体发生不可逆退磁。高温来自于两个方面:一是转子铁芯和磁钢本身的涡流发热引起温升;二是定子向转子的传热。当电机处于高速弱磁工况时，电机自身的合成磁场就会存在大量的谐波，导致永磁体的外部形成涡流，进而引起永磁体温度上升。相对转子的发热而言，定子绕组的温升往往更快，定子与转子间的温度差导致定子通过空气对流向转子传热，尽管定、转子间的气隙热阻较大，但随着时间的延长，定子与转子的温差将逐渐减小。
1.1.2反向磁场影响转子运行效果
在永磁同步电机的矢量控制策略中，主要分两个控制阶段:MTPA控制阶段和MTPV控制阶段。在高速负载工况下，电机控制处于MTPV控制阶段，电枢反应磁场和永磁体磁场方向相反，有一定的退磁风险，若此时控制系统不稳定、控制参数不准确尤其是出现故障异常状态，可能出现过大的动态电枢电流，产生较强的反向磁场，引起永磁体均匀退磁或部分区域的非均匀退磁
1.2电机转子存在偏心问题
1.2.1电机偏心对杂散损耗的影响
由于电机中的定子转力的力度不同导致气隙不均匀，气隙的密度增大，跟电机作比较，杂散的损耗的增大，一般都是因为电机定子和转子的表面的损耗、脉振损耗和磁密的磁波所引起的，当感应电机的增加它的损耗能力就会随之增加，气隙的里面的波长增加，和它相应的转子间的波流的长随之增加，消耗能力跟着一块增长；他们彼此之间都是大同小异的。而定子之间产生的电流所产生的频率为整数，它的谐波所损耗的铜耗就会随之增加。杂散越多对电机偏心的损耗就越大。以此做好检查设备的积极性和调动性
1.2.2感应电机偏心分析
定子故障是产生感应电机偏心的主要原因之一，前面说过由于定子之间彼此消耗的作用，导线之间就会出现漏电流现象，电流就会产生消耗能力，以这样的情况就会出现偏心的故障，偏心又分为静态偏心、动态偏心、混合偏心这三大类，而转子断条也是常见的问题之一，在现实情况中，断条和偏心的问题是同时存在的。感应电机的偏心分析在现实中起着关键性的作用，好察觉到故障的存在，这都是现在所存在的问题。
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1.2.3转子出现的偏心机理
转子偏心的故障机理已有很多原因，它不是单方面所产生的原因，离心负荷过大是为最常见的原因之一，它是以自身为转轴的，和定子是不同心的，它们的具体空间是基本上不变的，这个则被称为空间函数，转子偏心也有静态偏心，是因为定位不太准确，安装的方法有误等，都会造成偏心的现象，转子是以定子为轴心产生转轴，让最小的气隙而随着转子移动转轴等，气隙随着转子移动的转轴则被称为时空函数，除了有静态偏心，也有动态偏心的存在，而造成偏心原因就有很多，安装的工具不到位，内部零件的老化，方法不恰当，造成有效力矩减小，还有混合偏心，是因为气隙的长度不够，从而导致偏差等情况，会造成负荷运行、负荷过大压力的断裂等情况。
2.大型同步电机转子中存在问题的解决方法
2.1提高计算所得数据利用效率
电机的铁耗很难计算。步骤很是复杂，主要是因为它本身的消耗的能力就比较大，需要电机的记录的数据来进行析，分析电机所损耗的能量，采用这些方法来记录这些损耗的能量，从而达到更好的效果。电机铁耗的计算要方达到非常的精准现象，才能提高效率问题而解决问题。
2.2做好电机转子防护措施
偏心的原因主要和电机的转子、定子的齿部有关，它们的齿部表面损耗的越大，造成的偏心就越大，而且感应电机的电耗和铁耗的磨损程度越严重，偏心程度也会随之增加当电机偏心时，感应电机机杂散损耗增加，偏心程度越大，损耗增加的也大。一定要提前做好防护措施，及时维修加以改正，让问题及时缩小。里面的定子故障又分为铁芯故障、定子回电闸短路故障，这些都是常见的问题所引起的，司空见惯，只要好好地做好防护措施一般都不会有太大问题所在，还有转子故障，转子故障一般都是由功率过大、温度过高、离心力过大所引起的，离心荷力过大是电器中最常发生的事情，在一定的条件下做好万全的准备，一般都没有太大问题。
2.3提高软件控制系统质量
为了避免出现转子退磁情况出现，实际上电机正常工作时软件带有过温保护功能，电机温度一旦达到一定温度时，软件就会将扭矩指令降为0，在部分特殊的情况下，电机转子的运行环境会有一定的差异，但是通过系统控制都能保障其稳定运行。电机在正常工作时具有较高的热稳定性和磁稳定性，失效原因应为电机高温工作时受到异常弱磁电流产生的反向磁场作用导致。在进行系统设计时应当对温度的这些影响考虑在内，设计合理的程序对转子运行进行高效的控制，有了高质量的软件控制系统，能够简化人员工作的过程，减少较为常见的人为问题出现。
2.4对转子运行系统进行质量控制
要保证电机中永磁体的磁稳定性，除了选用耐温等级足够的磁钢之外，还要高度关注电机控制器的控制，特别是要保证电机高转速区弱磁控制可靠性与稳定性，在电机使用时，应当对转子质量进行评估，给予其脆弱部位以保护，或者在进行电机引进的过程中对转子材料进行考核，对其建造所用的磁钢质量进行严格考察，签订合理的协议，进行相应的温度考察，在运行系统中进行一定的试用，保障运行系统质量，同时运行系统应当增加备用转子装置，在转子出现问题时，能够进行及时的线路替换，保障电机的正常运行。
结语
要适当的调整感应电机的小问题，及时发现，避免造成不可估量的损失，偏心的原因主要和电机的转子、定子的齿部有关，它们的齿部表面损耗的越大，造成的偏心就越大，而且感应电机的电耗和铁耗的磨损程度越严重，偏心程度也会随之增加当电机偏心时，感应电机机杂散损耗增加，偏心程度越大，损耗增加的也大。一定要提前做好防护措施，及时维修加以改正，让问题及时缩小。此外，采用新型转子结构的大型同步电机相比传统转子结构的同步电机可以减少外界环境对其的影响，对其技术进行普及具有较大的意义。
参考文献
[1]张文达,李争,杜深慧,李建军,李莹.矩形转子槽异步起动永磁同步电机退磁问题研究[J].日用电器.2018(11)
[2]齐春叶.试析永磁同步电机在机车上的运用[J].内燃机与配件.2018(24)
论文作者:王奕答,魏新宇
论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期
论文发表时间:2020/3/16
标签：转子论文; 偏心论文; 电机论文; 永磁论文; 定子论文; 同步电机论文; 就会论文; 《电力设备》2019年第20期论文;