同步電機(jī)之關(guān)于永磁同步發(fā)電機(jī)的徑向式磁體結(jié)構(gòu)

    這種轉(zhuǎn)子磁化方向?yàn)檠剞D(zhuǎn)子徑向方向磁化，在一對(duì)極磁路中有兩個(gè)永磁體提供磁動(dòng)勢(shì)，只有一個(gè)永磁體截面提供每極磁通，所以氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度較低。徑向式磁體結(jié)構(gòu)中永磁體形狀有環(huán)形、星形、瓦片形及矩形四種形式。

l）環(huán)形永磁體（見圖7一2）結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、制造工藝方便，可以直接澆鑄或粘接到轉(zhuǎn)軸上，機(jī)械強(qiáng)度高，可以作成高速發(fā)電機(jī)，但永磁體利用率低。

2）星形永磁體（見圖7一3）為提高永磁體利用率，極間可用鋁合金澆鑄。這種結(jié)構(gòu)既改善了發(fā)電機(jī)的瞬態(tài)性能，又提高了永磁材料的抗去磁能力，但目前存在極間漏磁較大，因而造成發(fā)電機(jī)容量受到限制。

3）瓦片形及矩形永磁體近年來圖7

由于高磁感應(yīng)強(qiáng)度與高矯頑力永磁體的出現(xiàn)，使得永磁體在磁化方向上不斷縮小，在徑向充磁同步發(fā)電機(jī)中，磁體可以采用片形、瓦片形及矩形永磁體，如圖7一4和圖7一5所示，這時(shí)不但加工費(fèi)用低，而且磁化容易，使永磁材料成本降低。調(diào)節(jié)瓦片形永磁體寬度、永磁體極靴形狀及寬度還可調(diào)節(jié)極弧系數(shù)，也改善了氣隙磁場(chǎng)波形。瓦片形及矩形永磁體與轉(zhuǎn)軸之間常用非導(dǎo)磁材料或非磁性軸連接。

7 . 1 . 3軸向式磁體結(jié)構(gòu)

軸向式磁體結(jié)構(gòu)即是常見的爪極式轉(zhuǎn)子，如圖7一6所示，爪極式轉(zhuǎn)子通常由兩個(gè)帶爪的法蘭盤和一個(gè)軸向充磁的圓環(huán)形永磁體組成，兩個(gè)爪極法蘭盤和磁極相交，而把永磁體放在兩個(gè)法蘭盤之間，一個(gè)法蘭盤上所有磁極均為N極，另一個(gè)法蘭盤的爪極則為S極。為了避免漏磁，轉(zhuǎn)軸可采用非磁性材料或加非磁性套筒。

    爪極轉(zhuǎn)子的優(yōu)點(diǎn)是永磁體簡(jiǎn)單，而爪極又可通過極形改變磁場(chǎng)波形；爪極的存

在使氣隙磁場(chǎng)穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生不可逆畸變。交軸電樞反應(yīng)在爪極中閉合，爪極之間漏磁較大，直軸電樞反應(yīng)對(duì)永磁體去磁作用小，永磁磁極具有較大的抗去磁能力；同時(shí)爪極系統(tǒng)具有良好的阻尼作用，故這種結(jié)構(gòu)特別適合極數(shù)較多或頻率較高的中頻發(fā)電機(jī)中。永磁同步發(fā)電機(jī)近年來應(yīng)用場(chǎng)合越來越廣泛，但主要還是應(yīng)用在汽車、拖拉機(jī)、摩托車中作為照明電源和點(diǎn)火電機(jī)；另外在小功率燃?xì)獍l(fā)電機(jī)、小功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)中也得到廣泛使用。近年來，在航空航天等領(lǐng)域中，主發(fā)電機(jī)及大型發(fā)電機(jī)的副勵(lì)磁極，大功率永磁同步發(fā)電機(jī)中也取得了廣泛的應(yīng)用。

7 . 2永磁同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)計(jì)算

永磁同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)計(jì)算實(shí)際上就是永磁同步發(fā)電機(jī)的阻抗計(jì)算。眾所周知，電樞電阻計(jì)算遠(yuǎn)比電抗計(jì)算容易，為了考慮章節(jié)的合理，我們還是列成兩個(gè)章節(jié)討論。

7 . 2 . 1定子每相繞組的電阻計(jì)算

7 . 2 . 2定子繞組的漏抗計(jì)算

1．槽漏磁導(dǎo)系數(shù)

對(duì)不同槽形的漏抗有不同算法，以小功率永磁同步發(fā)電機(jī)常用的梨形槽（見圖7一7）為例。這時(shí)有。

7 . 3小功率永磁同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性

小功率永磁同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性基本上與電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)相同，但對(duì)以下幾個(gè)問題應(yīng)特別提及。

7 . 3 . 1外特性

同步發(fā)電機(jī)在負(fù)載變化時(shí)，由于電樞反應(yīng)和漏阻抗壓降的存在，端電壓一定要發(fā)生變化。端電壓隨負(fù)載電流的變化稱之為發(fā)電機(jī)的外特性。如果發(fā)電機(jī)是感性負(fù)載，其電樞反應(yīng)是去磁的，端電壓隨負(fù)載的增加而下降，漏磁阻抗雖然隨負(fù)載增加而增加，但總體上還是使端壓下降，因此外特性是下降的。但因永磁同步發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)去磁作用比電勵(lì)磁電樞反應(yīng)去磁作用小，因此外特性下降的也?。ㄒ妶D7一9 )，電壓變化率也就小，這樣就可以減少固有電壓調(diào)整率。固有電壓調(diào)整率△ u％是指轉(zhuǎn)速一定，負(fù)載變化時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓的變化。

    由式（7一11）和式（7一12）可以看出，為了減少固有電壓調(diào)整率，即改善外特性，應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手：為了改善小功率永磁同步發(fā)電機(jī)的外特性，應(yīng)采用H  Br大的永磁材料，如NdFeB永磁材料，增加永磁材料導(dǎo)磁方向的長(zhǎng)度，減少電樞繞組匝數(shù)和增大導(dǎo)線截面積及增加轉(zhuǎn)子漏磁導(dǎo)。

7 . 3 . 2功角特性

    在徑向磁體結(jié)構(gòu)的永磁同步發(fā)電機(jī)中，由于,，其功角特性如圖7一10所示的曲線1，而切向結(jié)構(gòu)的永磁同步發(fā)電機(jī)，常有，所以式（7一13 )中右邊第二項(xiàng)將為負(fù)值，最大電磁功率尸．a(chǎn)：處的功率角可能大于，/ 2，其功角特性如曲線2 、曲線3是電勵(lì)磁凸極同步發(fā)電機(jī)功角特性?？梢钥闯?，在輸出同樣功率時(shí)，永磁發(fā)電機(jī)的功角比較大，發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性差。

7 . 3 . 3短路特性

同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)短路電流人和超瞬態(tài)短路電流尺可表示為。