同步電機­—步起動永磁同步電動機的結構與特點

    異步起動永磁同步電動機是具有自起動能力的永磁同步電動機，兼有感應電動機和電勵磁同步電動機的特點。它依靠定子旋轉磁場與籠型轉子相互作用產(chǎn)生的異步轉矩實現(xiàn)起動。正常運行時，轉子運行在同步速，籠型轉子不再起作用，其工作原理與電勵磁同步電動機基本相同，不同之處在于永磁同步電動機由永磁體提供機電能量轉換所需要的磁場，取消了電勵磁同步電動機中的集電環(huán)、電刷以及勵磁電源，結構簡單緊湊，能量密度顯著提高。隨永磁材料性能的不斷提高和對高效節(jié)能電機的迫切需求，異步起動永磁同步電動機在紡織、油田等行業(yè)得到了較大范圍的應用。

一、異步起動永磁同步電動機的結構

與其他旋轉電機一樣，異步起動永磁同步電動機由定子和轉子組成，定、轉子之間存在空氣隙。圖8一1為異步起動永磁同步電動機的典型結構示意圖。

1．定子結構

永磁同步電動機的定子結構與感應電動機相同。為減小磁場引起的渦流損耗和磁滯損耗，定子鐵心通常由。．5～厚的硅鋼片疊壓而成，上面沖有均勻分布的槽，槽內(nèi)嵌三相對稱繞組。定子槽形通常采用半閉口槽，如圖8一2所示，其中梨形槽的槽面積利用率高，沖模壽命長，且槽絕緣的彎曲程度較小，不易損傷，應用廣泛。定子繞組通常由圓銅線繞制而成，為減小雜散損耗，大多采用雙層短距和星形接法，小功率電機中也有采用單層繞組的。為提高零部件的通用性、縮短開發(fā)周期，在進行異步起動永磁同步電動機設計時，常常選用感應電動機的定子沖片、機殼、端蓋和軸等。

2．轉子結構

按照轉子是否有起動籠，可將轉子結構分為實心永磁轉子和籠型永磁轉子兩種。實心永磁轉子結構如圖8一3所示，鐵心由整塊鋼加工而成，上面銑出槽以放置永磁體。這種結構靠旋轉磁場在轉子鐵心感應的渦流產(chǎn)生起動轉矩，無需起動繞組。

籠型永磁轉子是最常見的結構，轉子鐵心由0 . 5～厚的硅鋼片疊壓而成，上面沖有均勻分布的槽，通常采用半閉口槽，如圖8 - - 4所示。其中圖（g）、（h）、（i）和（j）所l示的閉口槽可以簡化沖模、減小雜散損耗，但轉子漏抗較大，對起動性能有較大影響，故應用很少；圖（b）、（c）、（f）所示的槽形，槽底為圓形，不利于隔磁，為保證隔磁效果，隔磁磁橋的形狀應如圖8 - - 9 ( e )，加工相對復雜，性能相對于平底槽并無優(yōu)勢，故應用也很少；圖（d）所示的凸形槽和圖（e）所示的刀形槽，模具加工復雜，但可以增強集膚效應、提高起動轉矩，由于轉子上要放置永磁體，轉子槽一般不深，電流的集膚效應沒有同規(guī)格感應電動機那么明顯。圖（a）具有結構簡單、模具制造方便的優(yōu)點，可以采用減小轉子槽面積的方法提高起動轉矩，因而在小型異步起動永磁同步電動機中應用廣泛。圖子4中，么v為各槽形的代號，將在后面的電磁計算程序中用到。

需要指出的是，感應電動機中常采用轉子斜槽，但在永磁同步電動機中，由于受永磁體放置的限制，通常采用定子斜槽。轉子籠型繞組有銅導條焊接式和鑄鋁式兩種。前者在轉子槽內(nèi)插人銅導條，在轉子鐵心兩端各放置一個銅端環(huán)，將銅端環(huán)和導條焊接在一起；后者采用離心鑄鋁或壓力鑄鋁工藝。

將導條和端環(huán)一次鑄出。與焊接法相比，鑄鋁式具有工藝簡單、成本低的優(yōu)點，因此永磁同步電動機通常采用鑄鋁轉子。鑄鋁轉子的加工過程如下：鐵心沖剪～鐵心疊壓～套假軸一轉子鑄鋁～套軸～轉子加工～將永磁體從鐵心端部放入。永磁體的固定方式有兩種，一是在永磁體上涂樹脂，然后插人轉子鐵心，樹脂凝固后將永磁體和轉子鐵心固定在一起；二是先將永磁體插人轉子鐵心，然后在鐵心兩端加非磁性端環(huán)，端環(huán)固定在轉子鐵心上。