同步電機(jī)之關(guān)于軸向勵(lì)磁低速永磁同步電動(dòng)機(jī)

    6 . 6 . 1結(jié)構(gòu)、原理與應(yīng)用

1．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

低速同步電動(dòng)機(jī)可分為磁阻式和勵(lì)磁式兩種。磁阻式低速同步電動(dòng)機(jī)的定子繞組可分為兩相或三相繞組，轉(zhuǎn)子鐵心有開口槽，但不放繞組。定、轉(zhuǎn)子鐵心均用硅鋼片疊成，轉(zhuǎn)子也可以是實(shí)心結(jié)構(gòu)。

勵(lì)磁式低速同步電動(dòng)機(jī)根據(jù)勵(lì)磁方式的不同，又可以分為電勵(lì)磁式和永磁式兩種。電勵(lì)磁時(shí)可以把勵(lì)磁繞組放在定子鐵心中間，也可以放在端蓋內(nèi)側(cè)的凸臺(tái)上。這種電動(dòng)機(jī)需要直流勵(lì)磁電源，因此電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只適用于較大容量的特殊使用場(chǎng)合。軸向勵(lì)磁式低速永磁同步電動(dòng)機(jī)不需要直流勵(lì)磁電源及勵(lì)磁繞組，使結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，軸向勵(lì)磁永磁低速同步電動(dòng)機(jī)一般作成如圖6一16所示的結(jié)構(gòu)。定子繞組為兩相或三相繞組，定子鐵心由硅鋼片疊成，內(nèi)圓有開口槽，轉(zhuǎn)子中間有一段軸向磁化的永磁體，它可以用鐵氧體、鋁鎳鉆和稀土永磁材料。但應(yīng)用鋁鎳鉆永磁材料的性能較佳。

永磁體兩端各裝一段用電工純鐵制造或用硅鋼片疊成的轉(zhuǎn)子磁扼。磁扼表面銑有開口槽，兩個(gè)磁輛相互錯(cuò)開半個(gè)轉(zhuǎn)子齒距。永磁體產(chǎn)生的勵(lì)磁磁通的路徑：由永磁體N極（圖中在左端）＊左端轉(zhuǎn)子磁扼一氣隙一定子鐵心左端、定子鐵心右端一氣隙一右端轉(zhuǎn)子磁扼一永磁體S極。勵(lì)磁磁通在每一個(gè)氣隙圓周上都是同方向通過氣隙，作用在氣隙的磁動(dòng)勢(shì)是同極性的，但作用在左端氣隙中的磁動(dòng)勢(shì)與作用在右端氣隙中的磁動(dòng)勢(shì)方向相反。為了提高電動(dòng)機(jī)輸出功率，轉(zhuǎn)子可以作成兩段永磁體并聯(lián)結(jié)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)機(jī)殼用非磁性材或磁性材料制成。為減少漏磁，轉(zhuǎn)軸一般用非磁性材料。如用磁性材料時(shí)，在轉(zhuǎn)軸與鐵心之間應(yīng)放隔磁套。

2．軸向勵(lì)磁永磁低速同步電動(dòng)機(jī)的工作原理

低速同步電動(dòng)機(jī)是利用定、轉(zhuǎn)子表面開槽引起氣隙磁通在空間分布發(fā)生變化的原理進(jìn)行工作的。為了說明這種電動(dòng)機(jī)的工作原理，首先要了解定、轉(zhuǎn)子表面開槽時(shí)氣隙磁導(dǎo)的變化規(guī)律。假定定子開口槽數(shù)口，= 12，轉(zhuǎn)子開口槽數(shù)認(rèn)= 14 。如果在某一瞬間，轉(zhuǎn)子的位置正好使定子齒1和7的中心線與轉(zhuǎn)子齒1和8的中心線相重合，則定子齒4和10的中心線與轉(zhuǎn)子槽中心線重合，如圖6一17a所示。此時(shí)，對(duì)應(yīng)定子齒1和7的氣隙中氣隙磁導(dǎo)最大，對(duì)應(yīng)定子齒4和10的氣隙中氣隙磁導(dǎo)最小，其他定子齒氣隙中，由于定、轉(zhuǎn)子齒逐漸錯(cuò)開，氣隙磁導(dǎo)逐漸變化，忽略高次諧波，假定氣隙磁導(dǎo)沿氣隙圓周按正弦規(guī)律變化，其變化規(guī)律如圖6一17 。所示。為描述氣隙圓周上各點(diǎn)磁導(dǎo)的變化情況，引人單位面積氣隙磁導(dǎo)的概念，稱為氣隙比磁導(dǎo)，用A 。表示。氣隙圓周上任意點(diǎn)x的氣隙比磁導(dǎo)A 。（x）定義為該點(diǎn)氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度B : ( x）與氣隙磁動(dòng)勢(shì)F ( x )的比值：。

    當(dāng)轉(zhuǎn)子由圖6一17a位置轉(zhuǎn)過角度（定子齒距角與轉(zhuǎn)子齒距角之差）時(shí)，定子齒2和8的中心線正好與轉(zhuǎn)子齒2和9的中心線重合，相應(yīng)氣隙中比磁導(dǎo)最大；而定子齒5和n與轉(zhuǎn)子槽中心線重合相應(yīng)氣隙中比磁導(dǎo)最小，如圖6一17b所示?？梢姡?dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過角度時(shí)，氣隙比磁導(dǎo)沿轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)過2二／Q，角度（一個(gè)定子齒距角），氣隙比磁導(dǎo)波在空間轉(zhuǎn)過的角度是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過角度的倍。當(dāng)轉(zhuǎn)子以。角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣隙比磁導(dǎo)波便以認(rèn)。角速度旋轉(zhuǎn)，即氣隙比磁導(dǎo)波在空間的轉(zhuǎn)速是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的倍。從圖6一17 ?？梢姡?dāng)QZ一口，= 2時(shí)，氣隙比磁導(dǎo)波在氣隙圓周上的分布變化2個(gè)周期。可以證明，在一般情況下，氣隙比磁導(dǎo)在氣隙圓周分布的周期為定轉(zhuǎn)子開口槽數(shù)之差，即。