同步電機—異步起動永磁同步電動機的轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)

    異步起動永磁同步電動機的永磁體放置在轉(zhuǎn)子上，其放置的方式影響到氣隙磁通、漏磁通乃至電機的性能，是永磁同步電動機設(shè)計中的核心問題。根據(jù)永磁體放置的位置，分為表面式和內(nèi)置式兩種轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)。

1．表面式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

表面式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖8一5所示，永磁體用高強度非導(dǎo)磁圈固定在鼠籠轉(zhuǎn)子的外部，磁極之間可以用非導(dǎo)磁材料，如樹脂、鋁、銅等填充，也可用導(dǎo)磁材料填充。若采用非導(dǎo)磁材料填充，則交直軸磁路對稱，屬于隱極電機；若采用導(dǎo)磁材料，則交軸磁阻小于直軸磁阻，為凸極電機，可以利用凸極效應(yīng)產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩提高過載能力。當(dāng)極數(shù)較少時，每極永磁體圓弧角度較大，材料利用率低、加工困難，可以采用拼塊式結(jié)構(gòu)，由多塊小永磁體拼成整個磁極。表面式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的缺點是：導(dǎo)條在轉(zhuǎn)子內(nèi)部，產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩較小，僅適合于對起動性能要求不高的場合。

2．內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

在內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，永磁體位于導(dǎo)條和鐵心軸孔之間的鐵心中，通常交軸磁阻小于直軸磁阻，轉(zhuǎn)子磁路不對稱，所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩有助于提高過載能力和轉(zhuǎn)矩密度，鼠籠直接面向空氣隙，起動性能好，廣泛應(yīng)用于要求起動性能好的永磁同步電動機中。內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的缺點是：漏磁大，需要采取一定的隔磁措施，轉(zhuǎn)子機械強度差。根據(jù)一對極下永磁體的磁路關(guān)系，內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可分為并聯(lián)式、串聯(lián)式和串并聯(lián)混合式三種。

( 1）并聯(lián)式磁路結(jié)構(gòu)。在并聯(lián)式磁路結(jié)構(gòu)中，相鄰兩磁極的永磁體并聯(lián)提供每極磁通，如圖8一6所示。其中圖（a）采用非磁性軸隔磁，而圖（b）采用空氣槽隔磁，可使用磁性軸。圖( C）是西門子公司采用的并聯(lián)式磁路結(jié)構(gòu)，主要適用于磁性能低的永磁材料，如鐵氧體，其缺點是電機正反轉(zhuǎn)時電樞反應(yīng)程度不同，造成運行吐能的不同，目前該結(jié)構(gòu)已很少應(yīng)用。

( 2）串聯(lián)式磁路結(jié)構(gòu)。串聯(lián)式磁路結(jié)構(gòu)如圖8一7所示，兩個磁極的永磁體串聯(lián)提供一對極的磁動勢，每極磁通由一個磁極的永磁體面積提供。其優(yōu)點是轉(zhuǎn)子軸不需要采用非導(dǎo)磁材料。其中圖（a）為早期結(jié)構(gòu)，目前已不采用；圖（b）的永磁體放置空間較小，不利于提高轉(zhuǎn)矩密度；圖（c）、（d）、（e）的每極永磁體分別組成字母“ U '，、 “ V '，、 “ W ”的形狀，分別稱為“ U '，、 “ V '，、 “ W ”結(jié)構(gòu)，它們的優(yōu)點是可以放置較多的永磁體，每極磁通大，電機體積小，轉(zhuǎn)矩密度高，缺點是加工工藝復(fù)雜。當(dāng)極數(shù)較多時，在圖（c）、（d）、（e）中，徑向磁化的永磁體放置空間很小，且影響切向磁化永磁體的放置空間，此時往往采用（a）、（b )所示的并聯(lián)式磁路結(jié)構(gòu)。圖（f）、（g）也是相鄰兩極磁路串聯(lián)，可以歸人這一類，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單。

( 3）混合式磁路結(jié)構(gòu)?；旌鲜酱怕方Y(jié)構(gòu)是從串聯(lián)式磁路結(jié)構(gòu)演化而成的，將圖8一7 ( c）、（e）中相鄰磁極中切向磁化的兩塊永磁體并在一起，就變成圖8一8 ( a）、（b）所示的混合式磁路結(jié)構(gòu)。與圖8一7 ( c）、（e）相比，混合式磁路結(jié)構(gòu)簡單，加工更方便，切向磁化永磁體的厚度為徑向磁化永磁體厚度的2倍。其特點與上述的“ U ,，、 “ V ,，、 “ W , ,結(jié)構(gòu)基本相同，也不適合于極數(shù)多的場合。

在進行性能分析時，混合式磁路結(jié)構(gòu)可歸并到串聯(lián)式磁路結(jié)構(gòu)，只是每極所跨槽數(shù)與串聯(lián)式磁路結(jié)構(gòu)不同。本書在進行磁路分析計算時，只針對串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種結(jié)構(gòu)。