空載損耗

永磁同步電動(dòng)機(jī)損耗可以分成4部分，即定子繞組損耗、鐵心損耗、機(jī)械損耗和負(fù)載雜散損耗。性質(zhì)上分為三類(lèi)，鐵損，銅損和機(jī)械損耗。

1、電機(jī)鐵損，電流通過(guò)永磁同步電機(jī)定子繞組時(shí)，鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，在鐵芯中就會(huì)產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗，其大小由鐵芯中的磁通密度和磁通變化的頻率決定，近似與外加電壓的平方成正比，電壓和頻率不變時(shí)，在空載與負(fù)載情況下，鐵芯損耗幾乎不變，因此，又稱(chēng)固定損耗，主要產(chǎn)生在定子鐵芯中。

2、電機(jī)銅損，定子繞組的電能損耗和轉(zhuǎn)子繞組的電能損耗。由于定、轉(zhuǎn)子繞組中存在著電阻，電流通過(guò)時(shí)就要產(chǎn)生電能損耗，稱(chēng)為銅損。

3、 機(jī)械損耗

機(jī)械損耗包括電刷及軸承上的摩擦損耗，風(fēng)阻引起的損耗等。如果有通風(fēng)裝置，不管是自帶風(fēng)扇還是外風(fēng)扇，還應(yīng)包括使空氣在電機(jī)和通風(fēng)系統(tǒng)中循環(huán)所需的功率(管道通風(fēng)時(shí)，除去強(qiáng)迫氣流通過(guò)電機(jī)外部的長(zhǎng)管道或狹窄管道所需的功率)，摩擦和風(fēng)阻損耗可以通過(guò)測(cè)量電機(jī)的輸入功率來(lái)確定，此時(shí)電機(jī)以適當(dāng)轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)但不帶載且不勵(lì)磁。通常，摩擦和風(fēng)阻損耗與鐵心損耗合并在一起并同時(shí)確定。

軸承摩擦和通風(fēng)損耗。它是對(duì)應(yīng)于軸承摩擦及通風(fēng)阻力所消耗的功率，其大小與轉(zhuǎn)速有關(guān)。

5、鐵芯中的附加損耗。它與定、轉(zhuǎn)子開(kāi)槽及相對(duì)運(yùn)動(dòng)和定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的高次諧波有關(guān)。

一般認(rèn)為，相同轉(zhuǎn)速的永磁同步電機(jī)，電壓越低，鐵損越大;相同電壓的永磁同步電機(jī)，轉(zhuǎn)速越高鐵損越大。

定轉(zhuǎn)子的鐵損

表面式永磁電機(jī)永磁體直接與氣隙接觸,變頻供電時(shí)產(chǎn)生的較大含量諧波將在永磁體內(nèi)產(chǎn)生一定的渦流損耗,且由于轉(zhuǎn)子散熱較差,將導(dǎo)致永磁體溫升較高,容易造成永磁體發(fā)生不可逆去磁風(fēng)險(xiǎn)。因此對(duì)永磁體渦流損耗的研究有其必要性與重要性。

電機(jī)定子鐵損，

氣隙磁密切割定子，無(wú)法避免，只能通過(guò)提高氣隙磁密的在機(jī)電能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中的有效利用率，對(duì)于永磁同步電機(jī)來(lái)說(shuō)就是降低氣隙磁密諧波，提高氣隙磁密波形的正弦度。

轉(zhuǎn)子鐵損，

針對(duì)永磁同步電機(jī)，分二種結(jié)構(gòu)討論，硅鋼片結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子鐵損主要為在永磁體渦流損耗，而實(shí)心轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子鐵損包括轉(zhuǎn)子磁極渦流損耗和永磁體渦流損耗。

定子的基波電流產(chǎn)生的磁通勢(shì)可分解為兩個(gè)相反的行波，正轉(zhuǎn)部分與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子上不不產(chǎn)生渦流損耗，但齒諧波仍有，而分解的逆轉(zhuǎn)磁通勢(shì)交引起主要的轉(zhuǎn)子渦流.而總體上各種諧波分量會(huì)加劇這些渦流損耗，但鑒于諧波的次數(shù)和其幅值成反比，所以一般只需考慮5-9次諧波即可。參見(jiàn)電機(jī)拖動(dòng)理論6.3，6.4。

下面是100kW 切向結(jié)構(gòu) PMSM 鐵損( DW310_35， 800r/min)

可見(jiàn)，滿載時(shí)最主要定子鐵損占80%,其次轉(zhuǎn)子磁鐵渦流占17%，轉(zhuǎn)子鐵心3%。(這里不考慮銅損和機(jī)械損耗)，

鐵損，可分為定子鐵損和轉(zhuǎn)子鐵損，對(duì)常規(guī)交流電機(jī)，一般只考慮定子鐵心產(chǎn)生的鐵損，轉(zhuǎn)子鐵心所產(chǎn)生的鐵損可以忽略，對(duì)于永磁同步電機(jī)還要考慮永磁體的渦流損耗。

對(duì)于定子鐵損，

電樞電流對(duì)鐵損的影響

與帶載的變壓器類(lèi)似，電樞電流(原邊)產(chǎn)生的磁通勢(shì)包括兩部分，一部分是勵(lì)磁磁通勢(shì)，另一部分是產(chǎn)生負(fù)載磁通勢(shì)。定子鐵心鐵損主要來(lái)源于勵(lì)磁磁通，即便在空載時(shí)也一樣，這也是空載損耗的絕大部分。由上表可知，隨著電樞電流增大，各部分鐵損和渦流損耗均增大。其中轉(zhuǎn)子鐵心渦流損耗，永磁體渦流損耗增大明顯，但定子鐵心鐵損變化相對(duì)較小，又稱(chēng)固定損耗。

Sean:那么怎樣利用空載和帶載情形來(lái)大概估算電機(jī)的損耗呢?

利用MultiDrive EC

全部開(kāi)口封住，測(cè)試額定轉(zhuǎn)速下的空載損耗P0

打開(kāi)封口，產(chǎn)生氣流，額定轉(zhuǎn)速下的非帶載損耗P1

帶上額定負(fù)載，額定轉(zhuǎn)速下的負(fù)載輸入為P2

則風(fēng)扇功率為 Pfan=P1-P0, P0可認(rèn)為是定子勵(lì)磁損耗。此值+40%作為額定負(fù)載時(shí)的定子損耗，

結(jié)合負(fù)載曲線對(duì)結(jié)果進(jìn)行折合。

附：如果是整塊鐵芯轉(zhuǎn)子，則轉(zhuǎn)子鐵心損耗占比將大大增加。只能用于容量很小的電機(jī)。