上官璇峰 周敬樂(lè) 蔣思遠(yuǎn)

摘 ?要：針對(duì)雙轉(zhuǎn)子雙鼠籠永磁感應(yīng)電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中永磁體的退磁問(wèn)題展開(kāi)研究。分析了該電機(jī)的退磁機(jī)理，確定了永磁體退磁幅度最大部位。并在永磁體退磁幅度最大部位內(nèi)選擇一個(gè)參考點(diǎn)，重點(diǎn)討論電機(jī)在不同條件下起動(dòng)過(guò)程中參考點(diǎn)的退磁情況。分析了負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和永磁轉(zhuǎn)子初始位置對(duì)起動(dòng)過(guò)程中永磁體退磁的影響。研究了雙鼠籠繞組對(duì)定子磁場(chǎng)退磁的屏蔽作用。確定了電機(jī)在極端工作條件下的退磁區(qū)域，并對(duì)電機(jī)永磁體發(fā)生局部不可逆退磁前后的穩(wěn)態(tài)性能進(jìn)行了對(duì)比分析。研究表明：電機(jī)起動(dòng)過(guò)程具有較大的退磁風(fēng)險(xiǎn)，雙鼠籠繞組對(duì)永磁體退磁具有一定的抑制作用。

關(guān)鍵詞：雙轉(zhuǎn)子雙鼠籠永磁感應(yīng)電機(jī);起動(dòng)過(guò)程;退磁分析;屏蔽作用

中圖分類號(hào)：TM351

Abstract： The demagnetization of permanent magnets during the starting process of dual-rotor permanent magnet induction motor with double squirrel cage was studied. The demagnetization mechanism of the motor was analyzed， and the maximum demagnetization position of permanent magnet was determined. A reference point was selected in the maximum demagnetization part of permanent magnet， and the demagnetization of reference point during starting of motor under different conditions was discussed in detail. The effects of load torque， moment of inertia and initial position of permanent magnet rotor on demagnetization of permanent magnet during starting process were analyzed. The shielding effect of the double squirrel cage winding on the stator magnetic field was studied. The demagnetization region of the motor under extreme working conditions was determined， and the steady-state performance of the motor was compared and analyzed before and after partial irreversible demagnetization. The research shows that there is demagnetization risk in the starting process of the motor， and the double cage windings has a certain restraint effect on it.

Keywords： dual-rotor permanent magnet induction motor with double squirrel cage; start process; demagnetization analysis; shielding effect

0引 ?言

永磁感應(yīng)電機(jī)（Permanent Magnet Induction Motor，PMIM）結(jié)合了感應(yīng)電機(jī)良好的起動(dòng)性能和永磁電機(jī)高效率、高功率因數(shù)和寬的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍等優(yōu)點(diǎn)，且其特有的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)使其擁有獨(dú)特的應(yīng)用前景，可以在雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方面得以應(yīng)用[1-2]。

國(guó)內(nèi)外有關(guān)PMIM研究的參考文獻(xiàn)還較有限。國(guó)外的最新研究主要由法國(guó)亞眠大學(xué)的A. M. Gazdac、A. Mpanda-Mabwe和意大利拉奎拉大學(xué)的L. D. Leonardo等學(xué)者合作進(jìn)行，他們討論了PMIM可能的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分析了轉(zhuǎn)子鼠籠導(dǎo)條采用不同材料時(shí)對(duì)電機(jī)性能的影響、電機(jī)銅耗和鐵耗引起的熱效應(yīng)，建立了PMIM的等效電路模型，提出控制策略[3-5]。國(guó)內(nèi)學(xué)者刁統(tǒng)山、王秀和提出了PMIM的直接功率控制策略，進(jìn)行了仿真研究[6]。并在PMIM的基礎(chǔ)上，提出了新型永磁雙饋發(fā)電機(jī)，研究了永磁雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)控制策略[7]。本課題組對(duì)雙鼠籠PMIM進(jìn)行了研究，包括電機(jī)的多目標(biāo)優(yōu)化、三維全域溫度場(chǎng)分析、感應(yīng)電機(jī)及自起動(dòng)永磁同步電機(jī)的性能對(duì)比分析[8-11]，取得了一系列研究成果。但尚未見(jiàn)到對(duì)PMIM永磁體退磁研究的相關(guān)報(bào)道。

隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)PMIM比自起動(dòng)永磁同步電機(jī)的起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，起動(dòng)過(guò)程中永磁體退磁風(fēng)險(xiǎn)增大。當(dāng)永磁體工作點(diǎn)低于退磁曲線拐點(diǎn)時(shí)，會(huì)發(fā)生不可逆退磁[12-14]，使電機(jī)性能惡化，最終導(dǎo)致電機(jī)報(bào)廢。因此開(kāi)展該電機(jī)退磁研究十分必要。

目前對(duì)電機(jī)永磁體退磁的研究主要圍繞永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行，文獻(xiàn)[15]采用時(shí)步有限元法研究了自起動(dòng)永磁同步電機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中因電樞反應(yīng)引起的永磁體退磁。文獻(xiàn)[16]研究了自起動(dòng)永磁同步電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中鼠籠轉(zhuǎn)子屏蔽作用，并給出了永磁體在最大退磁時(shí)刻的退磁預(yù)估場(chǎng)圖。文獻(xiàn)[17]分析了三種永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)（一型、V型和雙層U型）永磁同步電機(jī)的永磁體退磁特點(diǎn)。文獻(xiàn)[18]研究表明雙鼠籠結(jié)構(gòu)對(duì)退磁磁場(chǎng)有明顯的減弱作用，降低永磁體退磁風(fēng)險(xiǎn)。

采用有限元法，針對(duì)雙轉(zhuǎn)子雙鼠籠永磁感應(yīng)電機(jī)中永磁體退磁問(wèn)題展開(kāi)研究。建立了電機(jī)電磁場(chǎng)分析模型，研究了電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中永磁體的退磁規(guī)律，進(jìn)一步討論了極端條件下永磁體退磁的特點(diǎn)，并得出退磁區(qū)域位置。詳述了雙鼠籠永磁感應(yīng)電機(jī)雙鼠籠轉(zhuǎn)子對(duì)永磁轉(zhuǎn)子退磁的保護(hù)作用。最后對(duì)比分析了永磁體發(fā)生不可逆退磁對(duì)電機(jī)整體性能的影響。

1 電機(jī)結(jié)構(gòu)和原理

PMIM是傳統(tǒng)的鼠籠式感應(yīng)電機(jī)和永磁同步電機(jī)的組合。雙鼠籠永磁感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它由定子、鼠籠轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子三個(gè)部分組成，有內(nèi)、外兩個(gè)氣隙。定子電流所產(chǎn)生磁場(chǎng)與永磁轉(zhuǎn)子的永磁場(chǎng)之間作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使得永磁轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，這兩者形成合成勵(lì)磁磁場(chǎng)。合成勵(lì)磁磁場(chǎng)與鼠籠轉(zhuǎn)子之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在鼠籠繞組中感應(yīng)出交流電流。鼠籠繞組中電流也產(chǎn)生同步旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)和合成勵(lì)磁磁場(chǎng)共同產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)，這兩種磁場(chǎng)之間作用產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩，使鼠籠轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)。

本文所研究的永磁感應(yīng)電機(jī)創(chuàng)新性地采用了雙鼠籠繞組，內(nèi)外鼠籠間設(shè)立磁橋，永磁磁場(chǎng)磁通和定子磁場(chǎng)磁通部分地經(jīng)磁橋與籠型繞組交鏈，改善了主磁路。所以，較傳統(tǒng)的單鼠籠永磁感應(yīng)電機(jī)，雙鼠籠永磁感應(yīng)電機(jī)具有更高的效率和功率因數(shù)。

2起動(dòng)過(guò)程中永磁體的退磁

2.1樣機(jī)參數(shù)

所分析的雙轉(zhuǎn)子雙鼠籠永磁感應(yīng)電機(jī)：3相、4極、額定電壓380V（定子繞組采用Δ型聯(lián)結(jié)）、額定頻率50Hz、額定功率11kW，其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)表1。

2.2 永磁體退磁分析參考點(diǎn)的選取

2.2.1 電機(jī)起動(dòng)過(guò)程的退磁機(jī)理

定子磁勢(shì)和永磁極磁勢(shì)之間的夾角θ決定了電樞反應(yīng)的作用是增磁或退磁作用。θ為0°時(shí)（兩磁場(chǎng)勢(shì)同向），增磁作用最強(qiáng);在θ為180°時(shí)（即兩磁勢(shì)反向），去磁作用最強(qiáng)，如圖2所示。

由于雙鼠籠永磁感應(yīng)電機(jī)額定負(fù)載起動(dòng)過(guò)程較長(zhǎng)，增加了永磁體的退磁機(jī)會(huì)和風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.2 退磁參考點(diǎn)的確定

由于電機(jī)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，僅分析一個(gè)極下的永磁極磁密。選取一塊永磁體的中心和邊角位置作為參考點(diǎn)，具有代表性，如圖3中的A、B所示。

雙鼠籠永磁感應(yīng)電機(jī)額定負(fù)載下起動(dòng)速度曲線及永磁體參考點(diǎn)磁密如圖4所示?？梢钥闯觯饎?dòng)過(guò)程中，電機(jī)轉(zhuǎn)子存在明顯的速度波動(dòng)，該階段定子磁場(chǎng)和永磁磁場(chǎng)速度不一，A、B兩點(diǎn)的磁密也隨時(shí)間波動(dòng)明顯;由于電機(jī)采用的是電壓源驅(qū)動(dòng)，在通電瞬間時(shí)（0s）定子電流、鼠籠轉(zhuǎn)子電流的值為0，繞組磁場(chǎng)尚未建立，所以參考點(diǎn)磁密就是永磁體本身剩磁Br，另外，由于A、B兩點(diǎn)所處電機(jī)位置的不同，磁路結(jié)構(gòu)有差異，導(dǎo)致0s時(shí)刻B點(diǎn)的磁密略高于A點(diǎn)的磁密;在起動(dòng)過(guò)程中，A點(diǎn)磁密呈現(xiàn)波動(dòng)下降的趨勢(shì)，是由于永磁磁場(chǎng)作用于定子繞組且定子繞組等效短路所產(chǎn)生的變頻永磁發(fā)電機(jī)效應(yīng)磁場(chǎng)，該低頻磁場(chǎng)與永磁磁場(chǎng)同步且為去磁作用，使永磁體區(qū)域參考點(diǎn)磁密波動(dòng)下降[19]。所研究電機(jī)的鼠籠轉(zhuǎn)子與永磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相差很小，故忽略了永磁體對(duì)鼠籠的感應(yīng)電流效應(yīng)磁場(chǎng)。A點(diǎn)磁密較B點(diǎn)在任意時(shí)刻都低，更容易受到退磁磁場(chǎng)的影響，故后續(xù)將以A點(diǎn)為對(duì)象，研究永磁體退磁的特點(diǎn)。

3影響永磁體退磁的因素

保持電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中端電壓和頻率為額定值，研究負(fù)載轉(zhuǎn)矩、鼠籠轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和永磁轉(zhuǎn)子的初始位置，對(duì)電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中永磁體退磁的影響。并進(jìn)一步討論電機(jī)工作在極端惡劣環(huán)境下，其永磁體內(nèi)磁密與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，得出極端惡劣工作環(huán)境下的退磁區(qū)域預(yù)估圖。

3.1 負(fù)載的影響

保持鼠籠轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)子初始位置不變，不同負(fù)載轉(zhuǎn)矩下起動(dòng)時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速和永磁體參考點(diǎn)磁密的變化曲線，如圖5所示。

3.2 鼠籠轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響

圖6是帶額定負(fù)載，保持轉(zhuǎn)子初始位置不變，鼠籠轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jr不同時(shí)，起動(dòng)起動(dòng)過(guò)程中電機(jī)的轉(zhuǎn)速和永磁體參考點(diǎn)磁密的變化曲線。

由圖5和圖6可知，相同條件下，負(fù)載轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大，電機(jī)的起動(dòng)過(guò)程越長(zhǎng)，電樞磁場(chǎng)和永磁磁場(chǎng)方向關(guān)系變化的次數(shù)越多，參考點(diǎn)磁密波動(dòng)的次數(shù)越多。參考點(diǎn)最小磁密值出現(xiàn)時(shí)間與負(fù)載大小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小和轉(zhuǎn)速的關(guān)系，如表2所示。由表2數(shù)據(jù)可知，不同負(fù)載或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量倍數(shù)，對(duì)起動(dòng)過(guò)程中永磁體的最低磁密值并無(wú)規(guī)律性。永磁體最低點(diǎn)磁密在不同的負(fù)載或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量倍數(shù)下，可能出現(xiàn)在任意轉(zhuǎn)速。

3.3永磁轉(zhuǎn)子初始位置的影響

保持電機(jī)帶額定負(fù)載和鼠籠轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不變，研究永磁轉(zhuǎn)子以不同初始位置起動(dòng)時(shí)，永磁體磁密的變化，如圖7所示。選取永磁體磁化方向與三相繞組旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)d軸重合時(shí)，永磁轉(zhuǎn)子位置角度為0°，如圖1所示，順時(shí)針?lè)较蛞?0°（機(jī)械角度）為間隔，依次取六個(gè)位置作為起動(dòng)初始位置。

由圖7可以看出，永磁轉(zhuǎn)子的初始位置不同，起動(dòng)過(guò)程中參考點(diǎn)A的磁密最低值不同。永磁轉(zhuǎn)子在30°位置起動(dòng)時(shí)，參考點(diǎn)最低磁密為0.395T;120°位置起動(dòng)時(shí)，參考點(diǎn)最低磁密為0.261T，兩者之間相差0.134T?？梢?jiàn)，永磁轉(zhuǎn)子的初始位置對(duì)永磁體退磁也有一定影響。

3.4極端條件下的退磁研究與退磁區(qū)域預(yù)估

實(shí)際工作中，永磁電機(jī)永磁體發(fā)生不可逆退磁是由多種因素共同作用造成的[20]。若電機(jī)處于長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行、環(huán)境溫度較高或者冷卻措施失效時(shí)，定轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生強(qiáng)的退磁磁場(chǎng)可能會(huì)導(dǎo)致永磁體不可逆退磁。此外，當(dāng)電機(jī)的工作溫度過(guò)高時(shí)，永磁體的退磁曲線將在第二象限出現(xiàn)拐點(diǎn)[21]，增加了永磁體不可逆退磁的風(fēng)險(xiǎn)。本文使用的永磁材料N35SH，其退磁曲線如圖8所示。

在此將對(duì)雙轉(zhuǎn)子雙鼠籠永磁感應(yīng)電機(jī)模型在極端條件下（帶1.5倍額定負(fù)載和5倍轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，130℃工作溫度）進(jìn)行模擬退磁研究，并給出該條件下的退磁區(qū)域預(yù)估。該溫度下永磁體的退磁曲線拐點(diǎn)磁密約0.24T（參見(jiàn)圖8），低于此拐點(diǎn)則認(rèn)為永磁體出現(xiàn)不可逆退磁。極端條件下電機(jī)起動(dòng)過(guò)程的轉(zhuǎn)速曲線和參考點(diǎn)磁密變化曲線見(jiàn)圖9。

由圖9可知，極端條件下電機(jī)的起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)（約1180ms），且在轉(zhuǎn)速較低時(shí)，因轉(zhuǎn)差率s較大，永磁體的磁密波動(dòng)更快。隨轉(zhuǎn)速升高，退磁作用增強(qiáng)，在鼠籠轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到67%（1005r/min）同步速時(shí)，退磁作用最強(qiáng)。圖9（b）中，永磁體參考點(diǎn)最低磁密點(diǎn)C為0.191T，D點(diǎn)為次最低磁密點(diǎn)（0.301T）。C和D點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻的退磁區(qū)域，如圖10示。從圖10退磁區(qū)域圖中可以看出永磁體的退磁區(qū)域出現(xiàn)在磁極的中部。

4 雙鼠籠轉(zhuǎn)子的屏蔽作用分析

鼠籠繞組的屏蔽作用是指鼠籠繞組對(duì)電機(jī)退磁現(xiàn)象的抑制作用。為分析鼠籠繞組的屏蔽作用，本文中創(chuàng)新性地提出了一種利用時(shí)步有限元模擬仿真方法，該方法分為兩步：

（1）電機(jī)帶額定負(fù)載正常起動(dòng)，獲取鼠籠轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速-時(shí)間關(guān)系和永磁體參考點(diǎn)磁密-時(shí)間關(guān)系。

（2）將雙鼠籠導(dǎo)條的電阻率設(shè)為無(wú)窮大，即雙鼠籠導(dǎo)條中沒(méi)有電流。利用步驟（1）中鼠籠轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速-時(shí)間關(guān)系驅(qū)動(dòng)鼠籠轉(zhuǎn)子。永磁轉(zhuǎn)子運(yùn)行狀態(tài)同步驟（1）。獲取永磁體參考點(diǎn)磁密-時(shí)間關(guān)系。

步驟（1）得到額定負(fù)載下定子繞組和鼠籠繞組產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)對(duì)永磁體區(qū)域的影響，步驟（2）得到定子磁場(chǎng)單獨(dú)作用時(shí)對(duì)永磁體區(qū)域的影響，進(jìn)而得出電機(jī)有/無(wú)轉(zhuǎn)子鼠籠繞組屏蔽作用時(shí)永磁體退磁參考點(diǎn)磁密情況，如圖11所示。可以看出，有/無(wú)鼠籠作用時(shí)起動(dòng)過(guò)程中永磁體內(nèi)參考點(diǎn)的最小磁密值分別為0.388T和0.015T，相差0.373T，在轉(zhuǎn)速到達(dá)穩(wěn)定后，有鼠籠繞組作用的模型，其磁密值逐漸趨向于穩(wěn)定;無(wú)鼠籠繞組作用的模型，其磁密值仍會(huì)有小幅波動(dòng)，可見(jiàn)鼠籠繞組對(duì)電機(jī)退磁有一定的抑制作用。

圖11中，E點(diǎn)為無(wú)鼠籠繞組作用時(shí)，永磁體參考點(diǎn)磁密出現(xiàn)最低值的時(shí)刻，F(xiàn)點(diǎn)為電機(jī)到達(dá)同步速的穩(wěn)態(tài)時(shí)刻;圖12表示E、F點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻的磁密分布云圖（左側(cè)為有鼠籠繞組作用，右側(cè)為無(wú)鼠籠作用）。從圖12（a）中可以看出，永磁體區(qū)域較低磁密值都出現(xiàn)在磁極的中部，無(wú)鼠籠繞組的屏蔽作用時(shí)，磁極區(qū)域的磁密相對(duì)更低;由圖12（b），電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)磁極上的磁密值近乎相同，是因?yàn)?，鼠籠繞組屏蔽作用相對(duì)小。

5永磁體退磁對(duì)電機(jī)性能的影響

為分析永磁體退磁對(duì)電機(jī)性能的影響，利用3.4節(jié)退磁后的模型，對(duì)比分析電機(jī)的氣隙磁密、功效以及溫升等關(guān)鍵因素。

5.1 永磁體退磁后模型的建立

參考3.4中的極端條件下的退磁預(yù)估結(jié)論，將永磁體不可逆退磁區(qū)域的材料的矯頑力設(shè)為0，不可逆退磁區(qū)域顏色同背景色（白色），如圖13所示。電機(jī)的其他參數(shù)均為初始額定參數(shù)，正常起動(dòng)。

5.2 退磁前后永磁場(chǎng)氣隙磁密對(duì)比

永磁體退磁后，永磁場(chǎng)外氣隙磁密和總的合成外氣隙磁密，以及它們的諧波對(duì)比，如圖14所示。由圖可知，永磁體退磁前后合成磁場(chǎng)外氣隙磁密接近一致，而退磁后的永磁磁場(chǎng)磁密是下降的，說(shuō)明退磁后勵(lì)磁電流增大，效率和功率因數(shù)降低，溫度升高。

5.3退磁前后電機(jī)性能比較

將退磁后的電機(jī)模型進(jìn)行有限元仿真并計(jì)算，并將退磁前后的電機(jī)性能參數(shù)做對(duì)比，如表3所示。永磁體部分退磁后，為確保電機(jī)仍能維持恒定的轉(zhuǎn)矩，定子繞組電流增大，電機(jī)損耗增加，效率下降，功率因數(shù)也因勵(lì)磁電流增大而大幅下降。同時(shí)，電流增大，會(huì)使退磁磁場(chǎng)更為嚴(yán)重。這樣惡性循環(huán)的結(jié)果將導(dǎo)致電機(jī)徹底報(bào)廢。

5.4退磁前后電機(jī)溫度場(chǎng)分析

對(duì)永磁體退磁前后的電機(jī)模型在環(huán)境溫度為常溫（20℃），額定負(fù)載的情況下進(jìn)行了溫度場(chǎng)分析。退磁前后電機(jī)的溫度分布如圖15所示。

就退磁前后電機(jī)整體溫度場(chǎng)分布而言，退磁后的整體溫升明顯高于退磁前。這是因?yàn)橛来朋w退磁后，永磁磁場(chǎng)勵(lì)磁作用減弱，定子繞組勵(lì)磁電流增大，電機(jī)損耗增加，效率下降，溫度升高。永磁體退磁前后，定子繞組上的最高溫度分別為65.93°C和89.3°C，鼠籠轉(zhuǎn)子導(dǎo)條上的最高溫度分別為77.30°C和108°C，永磁體上的最高溫度分別為69.15°C和95.2°C。永磁體退磁后，各部件的溫度較退磁前均上升了23°C以上，電機(jī)溫度更高，將導(dǎo)致永磁體的二次不可逆退磁。

6 結(jié) 論

（1）分析了負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和永磁轉(zhuǎn)子初始位置對(duì)電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中永磁體退磁的影響。負(fù)載轉(zhuǎn)矩倍數(shù)或鼠籠轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量倍數(shù)越大，永磁體磁密波動(dòng)的次數(shù)越多，但最小磁密值呈現(xiàn)出無(wú)規(guī)律性，可能出現(xiàn)在任意轉(zhuǎn)速時(shí)刻;永磁轉(zhuǎn)子的初始位置不同，對(duì)參考點(diǎn)A的磁密最低值及波動(dòng)次數(shù)均有影響。

（2）高溫重載條件下，永磁體發(fā)生不可逆退磁的位置最先出現(xiàn)在磁極的中間部位。

（3）分別就電機(jī)有/無(wú)鼠籠繞組屏蔽作用時(shí)永磁體磁密情況進(jìn)行了詳細(xì)討論。起動(dòng)過(guò)程中，無(wú)鼠籠繞組屏蔽作用時(shí)，磁極參考點(diǎn)磁密值更低;達(dá)到穩(wěn)定速度后，鼠籠繞組屏蔽作用減小，有/無(wú)鼠籠繞組屏蔽的電機(jī)永磁體磁密值近乎相同，但無(wú)鼠籠時(shí)參考點(diǎn)磁密波動(dòng)較大。雙鼠籠繞組的屏蔽作用可顯著降低永磁體發(fā)生不可逆退磁的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）建立了永磁體退磁后的電機(jī)模型，永磁體退磁后，由于永磁磁場(chǎng)的助磁作用減弱，導(dǎo)致定子繞組勵(lì)磁電流明顯增大，電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行性能變差，溫升加劇，將導(dǎo)致永磁體二次不可逆退磁，甚至導(dǎo)致電機(jī)報(bào)廢。

參考文獻(xiàn)

[1]Tr?ster E， Sperling M， Hartkopt T. Finite element analysis of a permanent magnet induction machine [J]. Power Electronics， Electrical Drives， Automation and Motion， May 23-26， 2006， Taormina， Italy. 2006：17-22.

[2]Ankit Dalal， Sameer Nekkalapu， Praveen Kumar. 2-D Analytical Subdomain Model for Hybrid Dual-Rotor Motor [J]. IEEE Transactions On Magnetics， 2016，52（6）：8103609

[3]GAZDAC A M， MARTISC S， MPANDA MABWE A， et al. Analysis of the Material Influence on the performances of the dual-rotor Permanent Magnet Induction Machine [C]. 13th International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment （OPTIM 2012），24-26 May 2012，Brasov Romania：453-459.

[4]Gazdac A M ， Mpanda Mabwe A ， Betin F ，et al. Investigation on the Thermal Behaviour of the dual-rotor Permanent Magnet Induction Machine [C].38th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society （IECON 2012）， 25-28 October 2012， Montreal， Canada： 1858 -1863.

[5]Gazdac A M， Leonardo L D， Mabwe A M ， et al. Electric circuit parameters identification and control strategy of dual-rotor Permanent Magnet Induction Machine [C]. Electric Machines & Drives Conference （IEMDC） ， 2013 IEEE Internation： 1102-1107.

[6]刁統(tǒng)山，王秀和.永磁感應(yīng)電機(jī)直接功率控制[J]. 電機(jī)與控制學(xué)報(bào). 2013（04）：12-18.

Diao Tongshan， Wang Xiuhe. Direct power control for permanent magnet induction machine [J]. Electric Machines and Control. 2013（04）：12-18.

[7]刁統(tǒng)山.新型永磁雙饋發(fā)電機(jī)及其控制策略研究[D]，山東大學(xué)，2013.

[8]上官璇峰，蔣思遠(yuǎn). 永磁體助磁的雙轉(zhuǎn)子雙鼠籠異步電機(jī)研究[J]. 機(jī)電工程，2017，34（7）：757-762.

SHANG-GUAN Xuanfeng， JIANG Siyuan. Study on dual-rotor permanent magnet induction motor with double squirrel cage [J]. Journal of Mechanical & Electrical Engineering ， 2017， 34（7）： 757-762.

[9]上官漩峰，蔣思遠(yuǎn)，李正修.永磁感應(yīng)電動(dòng)機(jī)與自起動(dòng)永磁電動(dòng)機(jī)對(duì)比研究[J].微特電機(jī)，2017，45（10）： 4-8.

SHANG-GUAN Xuanfeng， JIANG Siyuan， LI Zhengxiu. Comparative Study on the Performance of Permanent Magnet Induction Motors Versus Line-Start Permanent Magnet Motors [J]. Small & Special Electrical Machines， 2017，45 （10）：4-8.

[10]上官璇峰，蔣思遠(yuǎn)，周敬樂(lè).雙鼠籠永磁感應(yīng)電機(jī)設(shè)計(jì)算法及多目標(biāo)優(yōu)化[J].煤炭學(xué)報(bào)，2017，42（S2）：611-618.

SHANGGUAN Xuanfeng， JIANG Siyuan， ZHOU Jingle. Design algorithm and multi-objective optimization of permanent magnet induction motor with double squirrel cage[J].Journal of China Coal Society， 2017，42 （S2） ：611-618.

[11]上官璇峰，蔣思遠(yuǎn)，周敬樂(lè)，等. 雙轉(zhuǎn)子雙鼠籠永磁感應(yīng)電機(jī)三維全域溫度場(chǎng)分析[J].電機(jī)與控制學(xué)報(bào)， 2018， 22（11）：62-70.

SHANGGUAN Xuanfeng， JIANG Siyuan， ZHOU Jingle， et al. Analysis on 3-D temperature field of dual-rotor permanent magnet induction motor with double squirre[J]. Electric Machines and Control， 2018， 22（11）：62-70.

[12]李偉力，程鵬，吳振興，等.并網(wǎng)永磁同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體局部失磁特征量的計(jì)算與分析[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013，33（33）：95-105.

LI Weili， CHENG Peng， WU Zhenxing， et al. Calculation and Analysis on the Permanent Magnet Partial Demagnetization Characteristics of the Grid-connected Permanent Magnet Synchronous Generator Rotor[J]. Proceeding of the CSEE， 2013，33（33）： 95-105.

[13]I. Gómez， G. Almandoz， G. Ugalde， J. Poza and A. J. Escalada， "Methodology to study demagnetization risk in permanent magnet machines by Finite Element Method，" 2017 IEEE Workshop on Electrical Machines Design， Control and Diagnosis （WEMDCD）， Nottingham， 2017， pp. 262-267.

[14]盧偉甫，趙海森，樸潤(rùn)浩，等. 異步起動(dòng)永磁電機(jī)最大去磁工作點(diǎn)計(jì)算新方法及抗退磁新結(jié)構(gòu)[J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備，2016，36（07）：90-96.

LU Weifu， ZHAO Haisen， PIAO Runhao， et al. Calculation of worst working point and anti-demagnetization structure for line-start permanent magnet synchronous motor[J]. Electric Power Automation Equipment， 2016，36（07）：90-96.

[15]盧偉甫，羅應(yīng)立，趙海森.自起動(dòng)永磁同步電機(jī)起動(dòng)過(guò)程電樞反應(yīng)退磁分析[J]. 電機(jī)與控制學(xué)報(bào)， 2012，16（07）：29-33.

LU Weifu， Luo Yingli， ZHAO Haisen. Armature reaction demagnetization analysis for line-start permanent magnet synhronous motor during start process[J]. Electric Machines and Control， 2012， 16（07）：29-33.

[16]朱麗莎，范國(guó)棟，朱常青.異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中永磁體的退磁研究[J].微特電機(jī)，2015，43 （12）：1-9.

ZHU Lisha， FAN Guodong， ZHU Changqing. Analysis of Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motor During Starting Process[J]. Small & Special Electrical Machines， 2015，43 （12）：1-9.

[17]K. C. Kim， K. Kim， H. J. Kim， et al. "Demagnetization Analysis of Permanent Magnets According to Rotor Types of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor，" in IEEE Transactions on Magnetics， vol. 45， no. 6， pp. 2799-2802， June 2009.

[18]J. X. Shen， P. Li， M. J. Jin， et al. "Investigation and Countermeasures for Demagnetization in Line Start Permanent Magnet Synchronous Motors，" in IEEE Transactions on Magnetics， vol. 49， no. 7， pp. 4068-4071， July 2013.

[19]盧偉甫，劉明基，羅應(yīng)立，等. 自起動(dòng)永磁同步電機(jī)起動(dòng)過(guò)程退磁磁場(chǎng)的計(jì)算與分析[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2011，31（15）：53-60.

LU Weifu， LIU Mingji， Luo Yingli， et al. Demagnetization Field Analysis and Calculation for Line-start Permanent Magnet Synchronous Motor During Start Process[J]. Proceedings of the CSEE，2011，31（15）：53-60.

[20]S. Ruoho， J. Kolehmainen， J. Ikaheimo， et al."Interdependence of Demagnetization， Loading， and Temperature Rise in a Permanent-Magnet Synchronous Motor，" in IEEE Transactions on Magnetics， vol. 46， no. 3， pp. 949-953， March 2010.

[21]盧偉甫，趙海森，羅應(yīng)立.自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)非正常運(yùn)行工況下退磁磁場(chǎng)分析[J].電機(jī)與控制學(xué)報(bào)，2013，17（07）：7-14.

LU Weifu， Zhao Haisen， Luo Yingli. Analysis of ?demagnetization field of line-start permanent magnet synchronous motor under abnormal operation conditions[J]. Electric Machines and Control， 2013， 17（07）： 7-14.