永磁同步電機之關于永磁同步電動機的特點

    6 . 1 . 1特點與用途

由于永磁同步電動機無起動能力，因而多用于變頻器供電調(diào)速場合。但加裝了起動繞組后，使該電動機具有了起動能力而引起人們對此種電動機的興趣。本章中所討論的永磁同步電動機（Permanent Magnet Synchronous Motor）以自起動同步電動機為主，但是除起動問題外，一些原理與設計方面也適用于變頻調(diào)速永磁同步電動機。在這里統(tǒng)稱為永磁同步電動機。自起動同步電動機以欽鐵硼永磁材料作為磁極取代了同步機的勵磁磁極和勵磁繞組，不但節(jié)省了材料，又減少了勵磁損耗。這時，它與小功率感應電動機相比，既有較高的效率，又有較高的功率因數(shù)。從已研制的小功率永磁同步電動機與感應電動機相比，效率可提高5％一8 %，功率因數(shù)可提高18％一25 % ,而且又具有較好的自起動能力，因而是近年來國內(nèi)外電機工作者研究與開發(fā)最多的一種電動機，它的應用范圍不斷擴大，電動機的容量也不斷提高，不但在小功率范圍內(nèi)，在容量較大的電動機中也得到應用。永磁同步電動機除了有明顯的節(jié)能效果外，還具有轉(zhuǎn)速準確、噪聲低、結(jié)構(gòu)簡單、便于從感應電動機派生的特點。所以它特別適合于：

l）長期連續(xù)運行的場合；

2）轉(zhuǎn)速恒定和精確的場合。

至于用變頻器起動與運行而無自起動能力的永磁同步電動機主要應用在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的場合，如化纖、紡織、玻璃制造設備、風機水泵等?？晒?jié)約大量能源，降低運行費用。另外在數(shù)控機床、群控系統(tǒng)等方面也得到廣泛應用。

6 . 1 . 2轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式

三相永磁同步電動機的定子與感應電動機相同，必要時可借用三相感應電動機的定子。永磁體放在轉(zhuǎn)子上，為了解決起動問題，轉(zhuǎn)子上還應加裝起動繞組，這時轉(zhuǎn)子就必須用轉(zhuǎn)子沖片制造的轉(zhuǎn)子鐵心。一般根據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子上安裝位置和形式的不同，轉(zhuǎn)子有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：

1．外貼式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)如圖6一la所示，永磁體貼在轉(zhuǎn)子外表面上，徑向充磁；永磁體也可以嵌入轉(zhuǎn)子表面以內(nèi)，如圖6一lb所示，貼于轉(zhuǎn)子表面的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)制造容易，常用于矩形波同步電動機和恒功率運行的正弦波永磁同步電動機中。

    嵌人式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可以利用轉(zhuǎn)子磁路不對稱所產(chǎn)生的磁阻力矩，提高電動機的功率密度，因而該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)常被用來制造調(diào)速永磁同步電動機。表面式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)制造簡單、成本低、應用廣泛，但因轉(zhuǎn)子表面無法放置起動繞組，故不能用于自起動的永磁同步電動機中。

2．內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

內(nèi)置式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)是把永磁體放在轉(zhuǎn)子內(nèi)部，按永磁體磁化方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的相互關系，可分為徑向式、切向式及混合式三種，如圖6一2一圖6并所示。

l）徑向式結(jié)構(gòu)：漏磁系數(shù)小，永磁體軸向嵌人磁體槽中，通過磁橋限制漏磁通，轉(zhuǎn)子機械強度高。圖6一2a是早期采用的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)，現(xiàn)已較少采用。圖6一Zb和C中，永磁體軸向嵌入永磁體桶中、結(jié)構(gòu)簡單、可靠、機械強度高，近年廣泛應用，圖d屬外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

2）切向式結(jié)構(gòu)：每極磁通比徑向式大，主要是因為每極磁通有兩相鄰磁極提供，但是這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復雜，轉(zhuǎn)軸又需要非磁性材料或在轉(zhuǎn)軸外加隔磁套，所以轉(zhuǎn)子漏抗大。

3）混合式結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)集中了徑向式和切向式的優(yōu)點，但結(jié)構(gòu)比較復雜，制造時難度大。圖6并a是由德國西門子公司發(fā)明的混合式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，用于剩磁密度較低的鐵氧體永磁同步電動機。圖64b是近年來應用較多的結(jié)構(gòu)，采用隔磁磁橋隔磁。圖6并C和d是由圖6一2b和。衍生來的兩種混合式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)。