超超高效自啟動永磁同步電動機轉子磁鋼裝配及故障分析

摘 要：介紹超超高效自啟動永磁同步電動機主要結構，轉子裝配的工藝流程，磁鋼的磁通量檢測方法，轉子裝配完磁鋼后，檢查其極性的方法，描述工廠生產中因磁鋼裝反引起的故障現象、實驗排查方法。以減少電機返修率，提高電機裝配一次合格率，提高生產效率，提高日產量。

關鍵詞：永磁電機；磁鋼；故障分析

超超高效自啟動永磁同步電動機廣泛應用于農業機械、風機、壓縮機、機床等行業，與傳統的單三相電機相比有明顯的優勢。此款電機效率能達到IE4，而普通異步機只能達到IE2，功率因數高約為0.92-0.98，無功電流小，定子電流大幅度下降，定子銅耗大為減小，因而在25%-125%負載范圍內具有高效率、高功率因數。三相異步電動機在75%-100%負載附近效率、功率因數較高，在輕載時運行效率很低，超超高效自啟動永磁同步電動不僅在額定點的效率、功率因數高于異步機，而且在整個負載范圍內都有很高的運行效率和功率因數。工作溫升低，與同功率異步電動機相比，在相同負載條件下最低工作溫度低10-20℃。

效率高，為企業的節能減排，降低運營成本，提供了有利條件，功率因數高，對電網運行的影響小，工作溫升低，延長電機的使用壽命，永磁電機的高效、節能性必將給用戶帶來巨大的經濟效益。

1 定、轉子結構

超超高效自啟動永磁同步電動機定子一般采用Y2系列異步機片型，定轉子氣隙比異步機大0.05-0.10mm左右，轉子內嵌磁鋼，鼠籠結構轉子鑄鋁，轉子沖片鑄鋁槽一般采用平底槽，轉子鑄鋁端環較異步機窄、高，特別是小功率電機轉子端環高度較異步機高5mm左右。

轉子內嵌磁鋼，不易斜槽，轉子為直槽，定子為斜槽，斜槽的角度不同對電機性能影響很大，通常采用斜1個槽的齒距，以減少齒槽轉矩，降低雜散損耗，振動和噪音。

2 磁鋼磁通測量方法

磁鋼性能的一致性是永磁電機性能、批量生產的前提保證，磁鋼性能一致性可謂是永磁電機生命的原動力。為保證磁鋼性能的一致性，首先應該選擇有資質的供應商，對供應商的實際生產能力、試驗水平、磁鋼資質證書等進行實地考察，磁鋼入廠必須做進貨檢驗，進貨檢驗時想要對磁鋼關鍵參數如剩磁Br，矯頑力Hc，磁性曲線等進行檢驗是不切實際的，這些專用的磁鋼檢驗設備價格昂貴。解決這種矛盾比較妥善的方法，一方面每批磁鋼進貨，都需要求供應商提供磁鋼關鍵參數的檢測報告。另一方面結合工廠實際檢測成本和能力，采用磁通測試儀對磁鋼進行磁通量測試，此種方法有效可行，具體的操作步驟如下：

步驟一：磁鋼未放置之前，磁通測試儀先歸零。步驟二：磁鋼擺放，磁鋼N極向下，S極向上，測量N極磁通并記錄。步驟三：磁鋼擺放，磁鋼S極向下，N極向上，測量S極磁通并記錄。步驟四：同一塊磁鋼N、S極磁通量偏差不超過5%，N、S極磁通量的平均值與標準值相比，不超過5%。

3 轉子磁鋼裝配

磁鋼具有很強的吸附力，在靠近槽口會偏離直接被軸或鐵心吸附，在沒有強勁準確的導向保證很難入槽，如果入槽后偏離將很難分開，磁鋼破碎也很難清理。

裝配現場不準有鐵制工具，在醒目位置明確警示，工作場地干凈清潔不允許有鐵屑，焊渣和鐵磁性廢物。裝配前應核對所用的磁鋼、轉子等零配件是否與技術文件要求的一致。

（1）用數字磁通磁場測試儀測試每一塊磁鋼的磁通量，并作標記，選出磁通量接近的磁鋼（磁通量偏差不超過2%）。（2）將假磁鋼從磁鋼槽的一端插入，另一端退出，如果毛刺太大，可先用平挫，挫一下槽內，用銅錘敲擊假磁鋼，使假磁鋼從磁鋼槽內順暢通過。（3）清理干凈磁鋼槽內的鐵屑，用酒精將轉子外表面、磁鋼表面擦拭干凈，用不干膠將轉子包裹，防止磁鋼鑲嵌過程中吸附鐵屑等磁性雜質。（4）用磁鋼導向胎套入轉子任意一端對準開口確定N極S極。（5）鑲嵌磁鋼時N極標記向外，S極標記向里，根據標示出的磁極，取磁鋼，用橡膠錘將磁鋼輕輕敲如槽內，先裝滿一個槽，然后再裝相鄰的槽，直至轉子磁鋼槽都嵌滿，裝配時注意，磁鋼表面不應超過轉子沖片表面。（6）磁鋼鑲嵌過程中如果遇到掐住情況可用銅錘輕輕敲打，但不可大力擊打磁鋼以防止破碎，將所有磁鋼鑲嵌到位，對齊后可用指南針或磁鐵檢驗N、S是否正確。（7）用電木和卡簧擋住磁鋼防止滑出。（8）將裝配好的轉子擺放在專用的轉子架子上，間隔一定的距離嚴禁堆疊在一起。

4 磁鋼裝反故障現象、實驗排查

一個磁鋼槽內通常由2-4片磁鋼組成，轉子的長度越長，磁鋼片數越多，大量的轉子裝配結果表明，很少會發生一個或多個磁鋼槽內多片磁鋼裝反，某個槽內的1片磁鋼裝反，是磁極裝反的主要現象。空載實驗的方法，電機在額定電壓，額定頻率，沒有負載的情況下直接啟動，觀察電參數儀上的空載電流、空載損耗變化，以TYCD802-4-0.75kW 400V，50Hz為例加以說明，取2個樣機，定子、機座、端蓋等結構相同且均合格品，1號機轉子合格，2號機有1片磁鋼磁極裝反，在相同的實驗環境下，分別對樣機做空載實驗。實驗結果見圖1和圖2，1號機空載電流為0.75A，空載損耗為125.8W，2號機空載電流為1.488A，空載損耗為234W，可以看出，磁鋼裝反后，電流明顯上升，空載損耗明顯變大。現場檢測電機在額定轉速下運行伴有強烈的震動和嗡嗡的噪音聲，調換2個樣機的轉子，2號機的正常運行，此種故障現象可以判定為磁鋼的磁極裝反導致。

5 磁鋼更換方法

拆下電機轉子，首先要確認是哪片磁鋼磁極嵌反，生產中常用的方法有二種。第一種，取一片磁鋼，握住磁鋼，與轉子保持一定的距離，利用異性相斥的方法，先對一個磁鋼槽進行檢驗，按照從上至下的順序對這個磁鋼槽的所有磁鋼進行檢驗，如果出現相吸的力，判定此塊磁鋼嵌反。第二種方法，用磁通測試儀的磁通密度檔B（T），檢測轉子表面的極性正負值，將探頭與轉子表面保持0.5cm左右的距離，慢慢轉動轉子，觀察B（T）值的變化，在轉子一個圓周內會出現均勻正負交替變化，正負交替周期與電機極對數P值相等。第一種方法優點是比較快捷，但是準確度不高，要求操作者熟練程度比較高。第二種方法準確度高，但是較慢，操作者可以結合實際情況進行選擇。

6 結束語

大力發展超超高效自啟動永磁電機成為一種必然趨勢，轉子磁鋼裝配、檢測是永磁電機制造的關鍵，本文總結了工廠多年的實際生產經驗和檢測方法，為超超高效自啟動永磁電機生產提供技術指導，為其穩定運行提供了可靠保障。

參考文獻

[1]唐任遠.現代永磁電機理論與設計[M].北京：機械工業出版社，2000.

[2]李鐘明，劉衛國.稀土永磁電機[M].北京：國防工業出版社，1999.

作者簡介：蔣志玲（1985-），女，畢業于沈陽工業大學電氣工程學院，現從事電機電氣、機械設計工作。