三相永磁同步電機之關(guān)于具有復(fù)勵特性的永磁汽車起動機

    4 . 5 . 1汽車起動機的工作特點

汽車發(fā)動機是沖程式發(fā)動機，在起動時必須用起動機帶動才能工作。在傳統(tǒng)的汽車起動機中，一般都采用串勵式直流電動機，因為這種電動機除具有一般直流電動機效率高、調(diào)速特性好之外，還具有起動轉(zhuǎn)矩大、特性軟的特點，此特點對于起動發(fā)動機非常適合。但是，串勵式直流電動機由于勵磁繞組和磁極的存在，使得電動機的體積大、重量重。這對于輕型車和轎車非常不利。在輕型車和轎車日益進人家庭的時代，減少汽車上每一個部件的重量，其中包括起動機的重量非常必要。因而利用永磁材料代替串勵直流電動機的磁極和繞組，來制造永磁汽車起動機，其體積和重量都會大大降低，因而這項工作具有重要意義。永磁汽車起動機實際相當(dāng)于他勵式直流電動機，這種電動機具有一系列優(yōu)點。但是在相同功率時，起動轉(zhuǎn)矩沒有串勵直流電動機那么大。為適應(yīng)起動機起動轉(zhuǎn)矩的要求，就需要增加電動機的體積和重量。為了適應(yīng)汽車起動機體積小、重量輕的要求，國外電機行業(yè)提出了一種利用組合磁極的辦法，利用這種方法不僅可以節(jié)省起動機使用的永磁材料，還可以利用這種結(jié)構(gòu)的復(fù)勵特性來提高永磁起動機的起動轉(zhuǎn)矩。

4 . 5 . 2交軸電樞磁動勢的利用

一般情況下，交軸電樞磁動勢對直流電動機的運行會產(chǎn)生不良影響，如氣隙磁場扭曲，當(dāng)磁路飽和時還會使氣隙磁通減少，影響電動機出力。但是當(dāng)永磁起動機裝上組合磁極，即主磁極和副磁極組合在一起，主磁極用永磁材料，而副磁極則用軟鐵制成，磁極結(jié)構(gòu)如圖4一10所示。主磁極在機殼內(nèi)仍然對稱分布，副磁極放在主極的同一側(cè)，這時由電樞磁場建立的交軸電樞反應(yīng)磁通中。，絕大部分通過兩個副磁極閉合，即圖中的中明，，但也有一小部分磁通圖中．通過永磁體和副磁極閉合。通過副磁極閉合的對相鄰兩個主磁極都呈相同的極性，即增大了氣隙磁通。當(dāng)副磁極未飽和時，中a，正比于負(fù)載電流1 .，其產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的效果相當(dāng)于一個串勵繞組。如果考慮永磁體的勵磁特性，就使得該種電動機具有復(fù)勵特性，既增加了起動機的起動轉(zhuǎn)矩。

4 . 5 . 3磁極設(shè)計

為了驗證上述分析的合理性，我們通過優(yōu)化設(shè)計最終選取了三種方案（見圖4一11）。圖a和d構(gòu)成第一組磁極結(jié)構(gòu)，圖b和e構(gòu)成第二組磁極結(jié)構(gòu)，圖。構(gòu)成不帶副磁極的第三組磁極。利用同一電樞和三組磁極制成三種起動機。起動機永磁材料為SrO · 6Fe203惚鐵氧體，其性能如下：剩余磁感應(yīng)強度：內(nèi)察矯頑力：最大磁能積：

    由上述計算及試驗數(shù)據(jù)可以看出：

1）在其他結(jié)構(gòu)相同的前提下，帶副磁極的永磁起動機（樣機1 、 2）起動性能明顯優(yōu)于不帶副磁極的起動機（樣機3）。

2）副磁極利用了交軸電樞反應(yīng)磁通，所以這種電動機只能單方向旋轉(zhuǎn)。如果改變電流方向，電樞反應(yīng)磁場也要改變方向，這時副磁極不但不能增磁反而去磁，使起動轉(zhuǎn)矩降低。