永磁同步電機(jī)­—永磁同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和功率因數(shù)都與每相串聯(lián)匝數(shù)直接相關(guān)。

在確定每相串聯(lián)匝數(shù)時(shí)，通常先滿足起動(dòng)要求，再通過調(diào)整永磁體來滿足功率因數(shù)的要求。永磁同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)能力比感應(yīng)電動(dòng)機(jī)差，故每相串聯(lián)匝數(shù)少，起動(dòng)電流倍數(shù)高。

一．電流密度選擇、線規(guī)、并繞根數(shù)和并聯(lián)支路數(shù)的確定

一般來講，在永磁同步電動(dòng)機(jī)中，為達(dá)到高效節(jié)能的目的，電流密度通常比同容量的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)低，同時(shí)每相串聯(lián)匝數(shù)較小也為低電流密度的采用提供了保證。導(dǎo)線截面積為式中，Ntl為并繞根數(shù)。對(duì)于小電機(jī)，每槽導(dǎo)體數(shù)較多，非常容易選擇合適的每槽導(dǎo)體數(shù)以滿足起動(dòng)性能的要求，為避免極間連線過多，al通常取小值；對(duì)于容量較大的電機(jī)，每槽導(dǎo)體數(shù)較少，al通常取大值以增加每槽導(dǎo)體數(shù)，增大其選擇余地，滿足起動(dòng)性能的要求。小型永磁同步電動(dòng)機(jī)通常采用圓銅線，為便于嵌線，線徑不超過1 . 68 ?，線徑應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)值。線規(guī)確定后，要核算槽滿率，槽滿率一般控制在75％一80 %，機(jī)械化下線控制在75％以下。

二、轉(zhuǎn)子鐵心的設(shè)計(jì)

1．定轉(zhuǎn)子槽配合

同感應(yīng)電動(dòng)機(jī)類似，當(dāng)永磁同步電動(dòng)機(jī)定轉(zhuǎn)子槽配合不當(dāng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)附加轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲增加，效率下降。在選擇槽配合時(shí)，通常遵循以下原則：

( 1）考慮到轉(zhuǎn)子磁路的對(duì)稱性，轉(zhuǎn)子槽數(shù)q為極數(shù)的整數(shù)倍，且采用多槽遠(yuǎn)槽配合。

( 2）為避免起動(dòng)過程中產(chǎn)生較強(qiáng)的異步附加轉(zhuǎn)矩，應(yīng)使q鎮(zhèn)。

( 3）為避免產(chǎn)生同步附加轉(zhuǎn)矩，應(yīng)使。

( 4）為避免單向振動(dòng)力，應(yīng)。

2．轉(zhuǎn)子槽形及其尺寸

永磁同步電動(dòng)機(jī)可用的轉(zhuǎn)子槽形如圖8一4所示。為了有效隔磁，通常采用平底槽。在小型內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)中，為提供足夠空間放置，槽高度較小，集膚效應(yīng)遠(yuǎn)不如感應(yīng)電動(dòng)機(jī)明顯，且凸形槽和刀形槽形狀復(fù)雜、沖模制造困難，故通常采用梯形槽。轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的主要作用是用于起動(dòng)，同步運(yùn)行時(shí)，氣隙基波磁場不在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中感應(yīng)電流，因此在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子槽和導(dǎo)條時(shí)，主要考慮起動(dòng)性能、牽人同步性能和轉(zhuǎn)子齒、扼部磁密，由于槽通常窄且淺，轉(zhuǎn)子齒、扼部磁密裕度較大。通常情況下，增大轉(zhuǎn)子電阻，可以提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但牽人同步能力下降，因此在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子槽和端環(huán)時(shí)，要兼顧起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和牽人轉(zhuǎn)矩的需要。由于永磁體是從轉(zhuǎn)子端部放人轉(zhuǎn)子鐵心的，從工藝方面考慮，通常永磁體槽和永磁體之間有一定的間隙，其大小取決于沖片的加工和疊壓工藝水平，通常為0 . 1一．2。

3．轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)的選擇

無論何種磁極結(jié)構(gòu)，都需要能放置足夠的永磁體。在保證永磁體放置空間的前提下，盡量選用結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械性能好、隔磁效果好的磁極結(jié)構(gòu)。在小型永磁同步電動(dòng)機(jī)中，圖8一6( a）、（b )，圖8一7（。）、（d）、（e）和圖8一8 ( a）、（b）所示的磁極結(jié)構(gòu)應(yīng)用較多。通常后5種磁極結(jié)構(gòu)能放置較多的永磁體，但當(dāng)極數(shù)較多時(shí)，其優(yōu)勢不明顯，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故適合于極數(shù)較少的場合。當(dāng)極數(shù)較多時(shí)，宜選用圖8一6 ( a）、（b）所示的磁極結(jié)構(gòu)。

4．永磁體設(shè)計(jì)

在異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中，永磁體形狀通常為矩形，主要尺寸為：每極永磁體的總寬度、永磁體充磁方向長度和永磁體軸向長度，其中永磁體軸向長度跟電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心長度相同，因此只需確定每極永磁體的總寬度和永磁體充磁方向長度。確定永磁體充磁方向長度的原則是：在永磁材料用量盡可能少的前提下，保證永磁體在電機(jī)最大去磁工作狀態(tài)下不會(huì)發(fā)生不可逆去磁，保證永磁體在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下有合理的工作點(diǎn)。

此外永磁體充磁方向長度還與直軸電抗有關(guān)，但在設(shè)計(jì)時(shí)這方面的考慮較少。每極永磁體的總寬度關(guān)系到每極永磁體產(chǎn)生的磁通量，進(jìn)而關(guān)系到每相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢，乃至電機(jī)的整體性能和經(jīng)濟(jì)性，通常保證永磁同步電動(dòng)機(jī)每相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢小于并接近于外加電壓，同時(shí)保證各部分磁密不超過限值。