同步電機(jī)之永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)

    轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)不同，則電動機(jī)的運(yùn)行性能、控制系統(tǒng)、制造工藝和適用場合也不同。近年來，外轉(zhuǎn)子永磁同步電動機(jī)（見圖6一4中的結(jié)構(gòu)d )在一些領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。它的主要優(yōu)點(diǎn)在于電動機(jī)轉(zhuǎn)動質(zhì)量比常規(guī)永磁同步電動機(jī)大，且電樞鐵心直徑可以做得較大，從而提高了在不穩(wěn)定負(fù)載下電動機(jī)的效率和輸出功率。外轉(zhuǎn)子永磁同步電動機(jī)除結(jié)構(gòu)與常規(guī)水磁同步電動機(jī)有異外，其他均相同，本書不再對其詳細(xì)討論。

按照永磁體在轉(zhuǎn)子上位置的不同，永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)一般可分為三種：表面式、內(nèi)置式和爪極式。

2 .2.1表面式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)

這種結(jié)梅中，永磁體通常呈瓦片形，并位于轉(zhuǎn)子鐵心的外表面上，永磁體提供磁通的方向?yàn)閺较?，且永磁體外表面與定子鐵心內(nèi)圓之間一般僅套以起保護(hù)作用的非磁性圓筒，或在永磁磁極表面包以無緯玻璃絲帶作保護(hù)層。圖6一1中的轉(zhuǎn)子即為這種結(jié)構(gòu)的典型代表。有的調(diào)速永磁同步電動機(jī)的永磁磁極用許多矩形小條拼裝成瓦片形，能降低電動機(jī)的制造成本。表面式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)又分為凸出式（圖6-3a）和插入式〔圖6-3b）兩種，對采用稀土永磁的電機(jī)來說，由于永磁材料的相對回復(fù)磁導(dǎo)率接近1，所以表面凸出式轉(zhuǎn)子在電磁性能上屬于隱極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)；而表面插入式轉(zhuǎn)子的相鄰兩永磁磁極間有著磁導(dǎo)率很大的鐵做材料，故在電磁性能上屬于凸極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

1．表面凸出式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本較低、轉(zhuǎn)動慣量小等優(yōu)點(diǎn)，在矩形波永磁同步電動機(jī)和恒功率運(yùn)行范圍不寬的正弦波永磁同步電動機(jī)中得到了廣泛應(yīng)用。此外，表面凸出式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中的永磁磁極易于實(shí)現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計(jì)，使之成為能使電動機(jī)氣隙磁密波形趨近于正弦波的磁極形狀，可顯著提高電動機(jī)乃至整個傳動系統(tǒng)的隆能

2．表面插人式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)可充分利用轉(zhuǎn)子磁路的不對稱性所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩，提高電動機(jī)的功率密度，動態(tài)性能較凸出式有所改善，制造工藝也較簡單，常被某些調(diào)速永磁同步電動機(jī)所采用。但漏磁系數(shù)和制造成本都較凸出式大。

總之，表面式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的制造工藝簡單、成本低，應(yīng)用較為廣泛，尤其適宜于矩形波永磁同步電動機(jī)。但因轉(zhuǎn)子表面無法安放起動繞組，無異步起動能力，不能用于異步起動永磁同步電動機(jī)。

2.2.2內(nèi)置式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)

這類結(jié)構(gòu)的永磁體位于轉(zhuǎn)子內(nèi)部，水磁體外表面與定子鐵心內(nèi)圓之間（對外轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)則為永磁體內(nèi)表面與轉(zhuǎn)子鐵心外圓之間）有鐵磁物質(zhì)制成的極靴，極靴中可以放置鑄鋁籠或銅條籠，起阻尼或〔和）起動作用，動、穩(wěn)態(tài)性能好，廣泛用于要求有異步起動能力或動態(tài)性能高的永磁同步電動機(jī)。內(nèi)置式轉(zhuǎn)子內(nèi)的永磁體受到極靴的保護(hù)，其轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的不對稱性所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩也有助于提高電動機(jī)的過載能力和功率密度，而且易于“弱磁”擴(kuò)速。按永磁體磁化方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的相互關(guān)系，內(nèi)置式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)又可分為徑向式、切向式和混合式三種。

1．徑向式結(jié)構(gòu)這類結(jié)構(gòu)（圖6一4）的優(yōu)點(diǎn)是漏磁系數(shù)小、轉(zhuǎn)軸上不需采取隔磁措施、極弧系數(shù)易于控制、轉(zhuǎn)子沖片機(jī)械強(qiáng)度高、安裝永磁體后轉(zhuǎn)子不易變形等。圖6一4a是早期采用的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)，現(xiàn)已較少采用。圖64b和C中，永磁體軸向插入永磁體槽并通過隔磁磁橋限制漏磁通，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度高，因而近年來應(yīng)用較為廣泛圖6一4 。比b提供了更大的水磁體空間。圖6一4d屬于外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，它也屬于內(nèi)置徑向式的磁路結(jié)構(gòu)。

2．切向式結(jié)構(gòu)這類結(jié)構(gòu)（圖6一5）的漏磁系數(shù)較大，并且需采用相應(yīng)的隔磁措施，電動機(jī)的制造工藝和制造成本較徑向式結(jié)構(gòu)有所增加。其優(yōu)點(diǎn)在于一個極距下的磁通由相臨兩個磁極并聯(lián)提供，可得到更大的每極磁通。尤其當(dāng)電動機(jī)極數(shù)較多、徑向式結(jié)構(gòu)不能提供足夠的每極磁通時，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢便顯得更為突出。此外，采用切向式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁同步電動機(jī)的磁阻轉(zhuǎn)矩在電動機(jī)總電磁轉(zhuǎn)矩中的比例可達(dá)40寫，這對充分利用磁阻轉(zhuǎn)矩，提高電動機(jī)功率密度和擴(kuò)展電動機(jī)的恒功率運(yùn)行范圍都是很有利的。