一、前言

在工科電類本科生的電機(jī)課程里，有電機(jī)弱磁調(diào)速控制的知識(shí)點(diǎn)。該課程主要講述了電機(jī)弱磁調(diào)速的外在運(yùn)行特性（速度特性、轉(zhuǎn)矩特性），但沒有講述如何完成電機(jī)的弱磁調(diào)速。

今天，我們就電機(jī)的去磁（弱磁）和充磁（增磁）技術(shù)，進(jìn)行介紹。本次介紹的電機(jī)調(diào)磁技術(shù)，只是電機(jī)調(diào)磁的方法之一（哈哈）。

如下圖1所示，是永磁體增磁或去磁的過程。假如向永磁體施加正向的外加磁場，則會(huì)使永磁體材料本身產(chǎn)生充磁現(xiàn)象，譬如從P3點(diǎn)經(jīng)Pm1到P1點(diǎn)（圖1的藍(lán)色剪頭曲線所示）；假如向永磁體施加負(fù)向的外加磁場，則會(huì)使永磁體材料本身產(chǎn)生去磁現(xiàn)象，譬如從P1點(diǎn)經(jīng)Pd1到P3點(diǎn)（圖1的紅色剪頭曲線所示）。

若是對(duì)永磁體材料進(jìn)行反向充磁，則此現(xiàn)象將會(huì)發(fā)生在圖1所示的第三象限和第四象限之中。

另外，負(fù)載線表示永磁體始終處于外加磁場之中（譬如電機(jī)在運(yùn)行之中）。

圖 1 永磁體充磁（增磁或去磁）的過程

二、理論仿真

如下圖2所示，是采用電磁場分析和計(jì)算軟件ANSYS Electronics 2019，對(duì)新型磁通切換永磁電機(jī)進(jìn)行二維有限元網(wǎng)格剖分，為下一步的仿真計(jì)算和分析，奠定基礎(chǔ)。

圖 2 新型磁通切換永磁電機(jī)有限元計(jì)算的網(wǎng)格剖分

如下圖3所示，是在圖2的有限元計(jì)算的網(wǎng)格剖分之后，通過仿真計(jì)算軟件ANSYS Electronics 2019獲得了新型磁通切換永磁電機(jī)增磁和去磁情況下的磁場分布情況。

其中，圖3（a）是新型磁通切換永磁電機(jī)在增磁情況下的磁通分布，圖3（b）是新型磁通切換永磁電機(jī)在去磁情況下的磁通分布。對(duì)比二者可得，新型磁通切換永磁電機(jī)的增磁和去磁情況下的磁通量存在很大差異，這將會(huì)影響電機(jī)繞組的磁通量和感應(yīng)電動(dòng)勢，進(jìn)而影響電機(jī)的控制效果。

（a）增磁

（b）去磁

圖 3 新型磁通切換永磁電機(jī)的增磁和去磁仿真

如下圖4所示，是新型磁通切換永磁電機(jī)增磁過程的感應(yīng)電動(dòng)勢，增磁持續(xù)時(shí)間是45ms，增磁電流是12A。比較和分析可得：在新型磁通切換永磁電機(jī)增磁之前，其單相感應(yīng)電動(dòng)勢是13.68V；增磁之后，其感應(yīng)電動(dòng)勢增加至29.2V。

另外，當(dāng)增磁電流達(dá)到15A的時(shí)候，新型磁通切換永磁電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢增至32.5V。因此，在較大增磁電流的情況下，不易產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動(dòng)勢。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，主要是永磁體LNG52本身就存在去磁效應(yīng)（撤銷增磁電流之后），且永磁體LNG52的矯頑力也不是太大。

圖 4 新型磁通切換永磁電機(jī)增磁過程的感應(yīng)電動(dòng)勢

三、硬件實(shí)驗(yàn)測試

經(jīng)過上述永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真分析和優(yōu)化（另外闡述，假如您感興趣），加工制作了新型磁通切換永磁電機(jī)，及其硬件實(shí)驗(yàn)測試平臺(tái)，如下圖5所示。另外，該硬件實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)，主要包括直流電源、驅(qū)動(dòng)器、控制器、兩種磁通切換永磁電機(jī)、伺服電機(jī)、增磁和去磁裝置、示波器、電流鉗、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測試儀、編程器（電腦）組成。

（a）磁通切換永磁記憶電機(jī)三維結(jié)構(gòu)

圖 5 新型磁通切換永磁電機(jī)增磁和去磁的硬件平臺(tái)

圖6示出了電機(jī)增磁和去磁控制的硬件實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果。由圖6（a）和圖6（b）可得，在1000轉(zhuǎn)/分鐘的情況下，新型磁通切換永磁電機(jī)的最大去磁感應(yīng)電動(dòng)勢幅值是15.6V，最大增磁能力的感應(yīng)電動(dòng)勢幅值是30.6V，這充分表明新型磁通切換永磁電機(jī)具備較大的調(diào)磁空間。

(a）新型磁通切換永磁電機(jī)的去磁測試

（c）新型磁通切換永磁電機(jī)的增磁測試

圖6 新型磁通切換永磁電機(jī)增磁和去磁的實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果

圖7示出了本實(shí)驗(yàn)測試平臺(tái)自主搭建的電機(jī)內(nèi)的永磁體（LNG52）去磁和增磁的實(shí)驗(yàn)裝置控制系統(tǒng)。

圖7 永磁體（LNG52）去磁和增磁的控制系統(tǒng)