永磁同步電機(jī)之永磁同步電動機(jī)基本理論和異步起動永磁同步電動機(jī)

    1概述

永磁同步電動機(jī)的運行原理與電勵磁同步電動機(jī)相同，但它以永磁體提供的磁通替代后者的勵磁繞組勵磁，使電動機(jī)結(jié)構(gòu)較為簡單，降低了加工和裝配費用，且省去了容易出問題的集電環(huán)和電刷，提高了電動機(jī)運行的可靠性。又因無需勵磁電流，省去了勵磁損耗，提高了電動機(jī)的效率和功率密度。因而它是近年來研究得較多并在各個領(lǐng)域中得到越來越廣泛應(yīng)用的一種電動機(jī)。永磁同步電動機(jī)分類方法比較多：按工作主磁場方向的不同，可分為徑向磁場式和軸向磁場式；按電樞繞組位置的不同，可分為內(nèi)轉(zhuǎn)子式（常規(guī)式）和外轉(zhuǎn)子式；按轉(zhuǎn)子上有無起動繞組，可分為無起動繞組的電動機(jī)（用于變頻器供電的場合，利用頻率的逐步升高而起動，并隨著頻率的改變而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，常稱為調(diào)速永磁同步電動機(jī)）和有起動繞組的電動機(jī)（既可用于調(diào)速運行又可在某一頻率和電壓下利用起動繞組所產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩起動，常稱為異步起動永磁同步電動機(jī)）；按供電電流波形的不同，可分為矩形波永磁同步電動機(jī)和正弦波永磁同步電動機(jī)（簡稱永磁同步電動機(jī)）。異步起動永磁同步電動機(jī)用于頻率可調(diào)的傳動系統(tǒng)時，形成一臺具有阻尼（起動）繞組的調(diào)速永磁同步電動機(jī)。

隨著永磁材料性能和電力電子器件性能價格比的不斷提高，現(xiàn)代控制理論、微機(jī)控制技術(shù)和電機(jī)制造工藝的迅猛發(fā)展，新磁路結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)，在永磁同步電動機(jī)理論分析、設(shè)計和運行控制中不斷出現(xiàn)了許多有待進(jìn)一步深入研究的新課題。本章首先介紹永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)，然后主要介紹三相正弦波永磁同步電動機(jī)及其基本分析方法。如無特殊聲明，本章關(guān)于電動機(jī)損耗計算、磁路計算和參數(shù)分析與計算的內(nèi)容均同時適用于異步起動永磁同步電動機(jī)和用于調(diào)速運行的正弦波水磁同步電動機(jī)。

2永磁同步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)

2 .1永磁同步電動機(jī)的總體結(jié)構(gòu)

永磁同步電動機(jī)也由定子、轉(zhuǎn)子和端蓋等部件構(gòu)成。定子與普通感應(yīng)電動機(jī)基本相同，也采用疊片結(jié)構(gòu)以減小電動機(jī)運行時的鐵耗。轉(zhuǎn)子鐵心可以做成實心的，也可以用疊片疊壓而成。

                                                              圖6-1為一臺水磁同步電動機(jī)的橫截面示意圖。電樞繞組既有采用集中整距繞組的，也有采用分布短距繞組和非常規(guī)繞組的。一般來說，矩形波永磁同步電動機(jī)通常采用集中整距繞組，而正弦波永磁同步電動機(jī)更常采正弦波電流控制永磁同步電動機(jī)中，為了減小繞組產(chǎn)生的磁動勢空間諧波，使之更接近正弦分布以提高電動機(jī)的有關(guān)性能，采用

了一些非常規(guī)繞組， 如采用圖6一2所示的正弦繞組，可大大減小電動機(jī)轉(zhuǎn)矩紋波，提高電動機(jī)運行平穩(wěn)性。為減小電動機(jī)雜散損耗，定子繞組通常采用星形接法。永磁同步電動機(jī)的氣隙長度是一個非常關(guān)鍵的尺寸，盡管它對這類電動機(jī)的無功電流的影響不如對感應(yīng)電動機(jī)那么敏感，但是它對電動機(jī)的交、直軸電抗影響很大，進(jìn)而影響到電動機(jī)的其他性能。此外．氣隙長度的大小還對電動機(jī)的裝配工藝和電動機(jī)的雜散損耗有著較大的影響。

    永磁同步電動機(jī)與其他電機(jī)的最主要的區(qū)別是轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)，下面對其進(jìn)行討論。