稀土永磁同步電機設計制造中的控制要點分析

王浙棟

摘 要：隨著社會不斷發(fā)展，稀土永磁同步電力裝置在社會中發(fā)揮作用不斷增加，其應用范圍也不斷擴大。稀土永磁同步電力裝置，在制造與設計時，需要對不同關鍵環(huán)節(jié)和重要點控制管理，包括低碳、效率、節(jié)能、環(huán)保等節(jié)點的控制。其關鍵環(huán)節(jié)和重要點控制管理工作，是當下電機制造與生產工作中需要處理的問題，也是當下世界范圍內不同國家討論的焦點。所以，眾多不同國家與組織均發(fā)布稀土永磁同步電力裝置設計與制造標準，倡導節(jié)能設計，優(yōu)化設計方法，最大限度發(fā)揮資源與能源應用性，以實現(xiàn)資源最大應用目標，發(fā)揮資源全部價值。本文主要就稀土永磁同步電機設計制造中的控制要點進行分析和研究。

關鍵詞：稀土永磁同步 ；電機設計制造；控制要點；分析和研究

前言

高效率、低溫、環(huán)保、低噪聲、低振動、外觀設計藝術性與美觀度、結構合理性是稀土永磁同步電機設計制造中標準和基礎。因此，在實際設計環(huán)節(jié)，需要全面貫徹這一標準和發(fā)展目標，優(yōu)化設計，發(fā)揮稀土永磁同步電機最大應用性。稀土永磁同步電機在當下社會中，不僅在冶金與煤炭領域發(fā)揮較大影響，也在石化等微電機廠發(fā)揮積極作用，利用價值高。因此，我們可以說在未來稀土永磁同步電機發(fā)展空間大，應該把其歸類于高節(jié)能環(huán)保設備，高性能設備與高附加值設備中，做好其設計和制造工作，發(fā)揮稀土永磁同步電機最大應用目標。

1稀土永磁同步電機特征

稀土永磁同步電機特征分析和研究，本文主要結合稀土永磁同步電機結構形式，裝置參數，稀土永磁同步電機向量圖全面分析和研究。因為轉子系統(tǒng)中，稀土永磁同步電機位于電機直軸位置，對于具有線性能力電機來說，這并不會對關聯(lián)軸帶來影響。因此，稀土永磁同步電機關聯(lián)軸電抗與常見同步機區(qū)別不大。但直接軸產生電抗被永磁體影響后，稀土永磁同步電機在氣縫中，應該對永磁體進行激勵，通常情況下，在激勵后，稀土永磁同步電機直軸電抗降低，低于交軸同步電抗，尤其是在氣縫較小時，更是如此。

稀土永磁同步電機自身特點和典型特征，在利用曲線分析方法分析后，給出稀土永磁同步電機空載電壓與滿載電壓對比數值小，短路電流數值較大。普通類型電機可以對勵磁控制和調節(jié)，保持磁通恒定，電壓恒定后，良好運行。稀土永磁同步電機外部控制中，無法控制勵磁，在運作環(huán)節(jié)，磁通u影大小變化率大。稀土永磁同步電機轉矩角在運行其期間，最大轉矩角在大于九十度處存在。這是由于交軸和直軸之間電抗差值大。稀土永磁同步電機最小轉矩角度，可能出現(xiàn)負值。

2設計與制造分析闡述

2.1繞組制造與設計

稀土永磁同步電機和三相異步電機相比較，設計方法相同，在繞組方法和形式、線圈設計距離、線路連接方法上，均是依據異步電機設計規(guī)格標準，來開展實際設計工作。對于某些規(guī)格產品來說，繞組在設計中，匝圈系數利用微調和優(yōu)化設計，調整稀土永磁同步電機應用功能，利于在實際應用期間發(fā)揮稀土永磁同步電機最大作用。和以往電勵磁電機對比分析，稀土永磁同步電機需要利用永磁體，構建一個旋轉形式立體旋轉磁場，定子電流較少。因為稀土永磁同步電機在運作期間，定子繞組會出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，需要設計相同大小和規(guī)格三相異步電機，把導線截面設計為符合三相異步電機規(guī)格大小。這樣利于提高裝置生產效率，在實際運用期間，利于操作和官不理，電磁線利用率降低，實現(xiàn)資源合理應用目標，設計成本與制造成本降低，提高稀土永磁同步電機在競爭力和實際應用性。

2.2磁極制造與設計

稀土永磁同步電機設計與制造中，永磁體設計主要是對其磁極設計和制造，磁極設計與制造存在一定難度，對電機整體應用性和功能影響大，關系著稀土永磁同步電機生產情況。在設計期間，如果是站在成本角度出發(fā)，對稀土永磁同步電機材料市場分析和調查，可以看出當下稀土永磁同步電機設計和制造材料市場不斷發(fā)展，材料價格合理，朝向穩(wěn)定方向發(fā)展。例如，稀土永磁同步電機制造中運用的硼稀土材料，穩(wěn)定性好、市場價格合理，是目前許多稀土永磁同步電機制造企業(yè)較為關注材料類型。

在磁極材料實際制造和加工期間，依據供貨商提供設計圖紙和方案，有序開展加工工作。需要注意在是，在加工期間，稀土永磁同步電機轉子氣間隙加工完畢后應及時做好清理工作，把轉子表面和槽內部鐵屑材料及時清除，保證轉子感干凈度后在開展安裝工作。

2.3稀土永磁同步定子制造設計

稀土永磁同步電機設計時，定子設計與常見永磁同步機設計方法相同，電機設計難點和重點集中在定子和轉子設計中，稀土永磁同步電機轉子設計，構建為三層磁場障，確保結構對稱性，轉子定子和磁障位置相對設計。如果在相同時間，二者相遇后分離，對轉子和定子關聯(lián)穩(wěn)定性帶來影響，磁阻出現(xiàn)不連續(xù)運作形式，轉矩脈沖增加。為了降低稀土永磁同步電機轉矩出現(xiàn)脈動頻率，避免磁障與定子齒輪在相遇出現(xiàn)問題，在轉子設置為對稱結構后，明確其中一組磁障具體位置，對其它不同組別磁障，逆時針旋轉。直達到把磁障定子與邊緣位置分離，安放在不同位置。如果在設計期間，運用到SRM三相轉矩脈動，需分析SRM障礙，分析空氣槽安全性，在電機加工處理過程中，轉子不對稱將會影響轉子質量。因此，電子轉子利用制造設計，利用硅鋼片材料設計，以疊加形式，把其中部分疊片旋轉一般八十度后，把硅鋼片疊加處理，降低由于電機質量不佳，影響電機性能，避免電機出現(xiàn)噪聲和振動。

3常見問題闡述

近些年，稀土永磁同步電機由于自身良好特性，在社會工業(yè)產業(yè)發(fā)揮意義影響，被廣泛應用。但是，稀土永磁同步電機永磁材料財務支出大，稀土資源是用具有不可再生性，在應用期間，污染嚴重，因此需要做好稀土永磁同步電機建設和制造工作，分析其設計和制造的常見問題。詳細來說，在稀土永磁同步電機設計和制造期間，發(fā)現(xiàn)在磁極裝配期間，容易出現(xiàn)磁極反向和錯位等問題，降低稀土永磁同步電機的應用性能，導致稀土永磁同步電機產品質量不過關。磁極位置錯誤是由于磁極槽內部和磁極間隙之間距離大，槽內部存在毛刺，裝配質量較差等不同原因導致。磁極錯位對稀土永磁同步電機磁路影響大，降低其實際應用性能，磁路對對稱性降低，寄生電磁出現(xiàn)轉矩，出現(xiàn)電磁噪聲。稀土永磁同步電機子磁極能力強大，材料脆弱，在材料運輸期間，材料存放期間，材料裝配期間應該十分注意，避免因為磁極損壞導致安全事故發(fā)生，影響相關人員人身安全。稀土永磁同步電機具有較好應用能力，其在應用期間，不可避免會存在一些問題，要想實現(xiàn)稀土永磁同步電機最大應用目標，應該及時對出現(xiàn)問題處理和控制。

4稀土永磁同步電機在制造和設計期間問題控制

4.1磁極反向和錯位控制

由上文闡述中可以看出，稀土永磁同步電機在應用期間，容易出現(xiàn)磁極反向和磁極錯位現(xiàn)象，這些不同問題的出現(xiàn)，對稀土永磁同步電機應用性能影響較大，降低整體應用性能，導致電機產品質量不過關。因此，需要對稀土永磁同步電機磁極控制和管理，降低稀土永磁同步電機錯位與反向出現(xiàn)頻率。通常來說，稀土永磁同步電機磁極錯位問題，是因為磁間隔系數大，磁極內部槽內粗糙，毛刺較多等問題，導致稀土永磁同步電機質量降低。一旦稀土永磁同步電機出現(xiàn)磁極錯位，將會對磁路帶來消極影響，不但影響磁路應用性能，磁路對稱性降低，出現(xiàn)電磁噪聲。對于這一問題，增強稀土永磁同步電機磁極裝配質量，清除磁極槽內部毛刺，利用粘合劑把磁極固定，避免錯位現(xiàn)象出現(xiàn)。

對于磁極反向處理，導致這一問題出現(xiàn)主要原因是由于在磁極清理工作后，磁極中N、S標志缺失，標志模糊不清，影響后續(xù)裝配工作。一旦磁極反向現(xiàn)象對稀土永磁同步電機整體應用價值帶來影響，降低實際應用性，磁通數量減少，稀土永磁同步電機產品不合格。對于這一問題處理，可以利用實驗磁鋼，對電機磁極檢測，在開展裝配工作前期檢測磁極一致性，是否存在差異，避免磁極裝配出現(xiàn)反裝現(xiàn)象。

4.2實驗環(huán)節(jié)關鍵點控制

勵磁在稀土永磁同步電機發(fā)揮積極影響，不具有調節(jié)性。運走參數和系數檢測困難。因此，企業(yè)在裝配期間，結合自身實際情況和稀土永磁同步電機應用目標，編制稀土永磁同步電機檢測標準和鑒定大綱，利用三相異步檢測方法，納入牽入轉矩，感應和分出電勢，利用矢步轉矩檢測等，對稀土永磁同步電機檢測。這樣可以及時發(fā)現(xiàn)稀土永磁同步電機磁極勵磁運行問題，及時對關鍵點控制和管理。在木實驗環(huán)節(jié)，在實驗期間，為了提高實驗效率與質量，利用是SRM對多目標完善和優(yōu)化處理，利用井口實驗方法，建立在遺傳算法基礎上，控制勵磁和轉子變化率，優(yōu)化取值范圍，利于站在整體角度，發(fā)揮全局尋優(yōu)能力。

5結語

稀土永磁同步電機在當下社會中，不僅在冶金與煤炭領域發(fā)揮較大影響，也在軍工與石化等等微電機廠發(fā)揮積極作用，利用價值高。因此，為了提高其應用價值，在實際設計期間，需做好繞組制造與設計工作，磁極制造與設計工作，稀土永磁同步定子制造設計工作，做好不同環(huán)節(jié)設計工作材料管理工作。對存在問題技術控制和管理，增強稀土永磁同步電機磁極裝配質量，清除磁極槽內部毛刺，利用實驗磁鋼，對電機磁極檢測，在開展裝配工作前期檢測磁極一致性，解決掉稀土永磁同步電機錯位和反向問題，在工業(yè)領域發(fā)揮永磁同步電機最大作用。

參考文獻：

[1]王洪瑞. 基于LabWindows的交流永磁同步電機控制系統(tǒng)研究[D].山東大學，2012.

[2]劉堅. 稀土永磁同步伺服電機的設計[D].湖南大學，2011.

[3]楊貴. 永磁同步電機解耦控制系統(tǒng)的研究與設計[D].廣東工業(yè)大學，2015.