同步電機­—步起動永磁同步電動機的結(jié)構(gòu)與特點

    異步起動永磁同步電動機是具有自起動能力的永磁同步電動機，兼有感應(yīng)電動機和電勵磁同步電動機的特點。它依靠定子旋轉(zhuǎn)磁場與籠型轉(zhuǎn)子相互作用產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)起動。正常運行時，轉(zhuǎn)子運行在同步速，籠型轉(zhuǎn)子不再起作用，其工作原理與電勵磁同步電動機基本相同，不同之處在于永磁同步電動機由永磁體提供機電能量轉(zhuǎn)換所需要的磁場，取消了電勵磁同步電動機中的集電環(huán)、電刷以及勵磁電源，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，能量密度顯著提高。隨永磁材料性能的不斷提高和對高效節(jié)能電機的迫切需求，異步起動永磁同步電動機在紡織、油田等行業(yè)得到了較大范圍的應(yīng)用。

一、異步起動永磁同步電動機的結(jié)構(gòu)

與其他旋轉(zhuǎn)電機一樣，異步起動永磁同步電動機由定子和轉(zhuǎn)子組成，定、轉(zhuǎn)子之間存在空氣隙。圖8一1為異步起動永磁同步電動機的典型結(jié)構(gòu)示意圖。

1．定子結(jié)構(gòu)

永磁同步電動機的定子結(jié)構(gòu)與感應(yīng)電動機相同。為減小磁場引起的渦流損耗和磁滯損耗，定子鐵心通常由。．5～厚的硅鋼片疊壓而成，上面沖有均勻分布的槽，槽內(nèi)嵌三相對稱繞組。定子槽形通常采用半閉口槽，如圖8一2所示，其中梨形槽的槽面積利用率高，沖模壽命長，且槽絕緣的彎曲程度較小，不易損傷，應(yīng)用廣泛。定子繞組通常由圓銅線繞制而成，為減小雜散損耗，大多采用雙層短距和星形接法，小功率電機中也有采用單層繞組的。為提高零部件的通用性、縮短開發(fā)周期，在進(jìn)行異步起動永磁同步電動機設(shè)計時，常常選用感應(yīng)電動機的定子沖片、機殼、端蓋和軸等。

2．轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

按照轉(zhuǎn)子是否有起動籠，可將轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為實心永磁轉(zhuǎn)子和籠型永磁轉(zhuǎn)子兩種。實心永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖8一3所示，鐵心由整塊鋼加工而成，上面銑出槽以放置永磁體。這種結(jié)構(gòu)靠旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子鐵心感應(yīng)的渦流產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩，無需起動繞組。

籠型永磁轉(zhuǎn)子是最常見的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子鐵心由0 . 5～厚的硅鋼片疊壓而成，上面沖有均勻分布的槽，通常采用半閉口槽，如圖8 - - 4所示。其中圖（g）、（h）、（i）和（j）所l示的閉口槽可以簡化沖模、減小雜散損耗，但轉(zhuǎn)子漏抗較大，對起動性能有較大影響，故應(yīng)用很少；圖（b）、（c）、（f）所示的槽形，槽底為圓形，不利于隔磁，為保證隔磁效果，隔磁磁橋的形狀應(yīng)如圖8 - - 9 ( e )，加工相對復(fù)雜，性能相對于平底槽并無優(yōu)勢，故應(yīng)用也很少；圖（d）所示的凸形槽和圖（e）所示的刀形槽，模具加工復(fù)雜，但可以增強集膚效應(yīng)、提高起動轉(zhuǎn)矩，由于轉(zhuǎn)子上要放置永磁體，轉(zhuǎn)子槽一般不深，電流的集膚效應(yīng)沒有同規(guī)格感應(yīng)電動機那么明顯。圖（a）具有結(jié)構(gòu)簡單、模具制造方便的優(yōu)點，可以采用減小轉(zhuǎn)子槽面積的方法提高起動轉(zhuǎn)矩，因而在小型異步起動永磁同步電動機中應(yīng)用廣泛。圖子4中，么v為各槽形的代號，將在后面的電磁計算程序中用到。

需要指出的是，感應(yīng)電動機中常采用轉(zhuǎn)子斜槽，但在永磁同步電動機中，由于受永磁體放置的限制，通常采用定子斜槽。轉(zhuǎn)子籠型繞組有銅導(dǎo)條焊接式和鑄鋁式兩種。前者在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)插人銅導(dǎo)條，在轉(zhuǎn)子鐵心兩端各放置一個銅端環(huán)，將銅端環(huán)和導(dǎo)條焊接在一起；后者采用離心鑄鋁或壓力鑄鋁工藝。

將導(dǎo)條和端環(huán)一次鑄出。與焊接法相比，鑄鋁式具有工藝簡單、成本低的優(yōu)點，因此永磁同步電動機通常采用鑄鋁轉(zhuǎn)子。鑄鋁轉(zhuǎn)子的加工過程如下：鐵心沖剪～鐵心疊壓～套假軸一轉(zhuǎn)子鑄鋁～套軸～轉(zhuǎn)子加工～將永磁體從鐵心端部放入。永磁體的固定方式有兩種，一是在永磁體上涂樹脂，然后插人轉(zhuǎn)子鐵心，樹脂凝固后將永磁體和轉(zhuǎn)子鐵心固定在一起；二是先將永磁體插人轉(zhuǎn)子鐵心，然后在鐵心兩端加非磁性端環(huán)，端環(huán)固定在轉(zhuǎn)子鐵心上。