同步電機—異步起動永磁同步電動機的轉子磁極結構

    異步起動永磁同步電動機的永磁體放置在轉子上，其放置的方式影響到氣隙磁通、漏磁通乃至電機的性能，是永磁同步電動機設計中的核心問題。根據(jù)永磁體放置的位置，分為表面式和內(nèi)置式兩種轉子磁極結構。

1．表面式轉子結構

表面式轉子結構如圖8一5所示，永磁體用高強度非導磁圈固定在鼠籠轉子的外部，磁極之間可以用非導磁材料，如樹脂、鋁、銅等填充，也可用導磁材料填充。若采用非導磁材料填充，則交直軸磁路對稱，屬于隱極電機；若采用導磁材料，則交軸磁阻小于直軸磁阻，為凸極電機，可以利用凸極效應產(chǎn)生的磁阻轉矩提高過載能力。當極數(shù)較少時，每極永磁體圓弧角度較大，材料利用率低、加工困難，可以采用拼塊式結構，由多塊小永磁體拼成整個磁極。表面式轉子結構的缺點是：導條在轉子內(nèi)部，產(chǎn)生的異步轉矩較小，僅適合于對起動性能要求不高的場合。

2．內(nèi)置式轉子結構

在內(nèi)置式轉子結構中，永磁體位于導條和鐵心軸孔之間的鐵心中，通常交軸磁阻小于直軸磁阻，轉子磁路不對稱，所產(chǎn)生的磁阻轉矩有助于提高過載能力和轉矩密度，鼠籠直接面向空氣隙，起動性能好，廣泛應用于要求起動性能好的永磁同步電動機中。內(nèi)置式轉子結構的缺點是：漏磁大，需要采取一定的隔磁措施，轉子機械強度差。根據(jù)一對極下永磁體的磁路關系，內(nèi)置式轉子結構可分為并聯(lián)式、串聯(lián)式和串并聯(lián)混合式三種。

( 1）并聯(lián)式磁路結構。在并聯(lián)式磁路結構中，相鄰兩磁極的永磁體并聯(lián)提供每極磁通，如圖8一6所示。其中圖（a）采用非磁性軸隔磁，而圖（b）采用空氣槽隔磁，可使用磁性軸。圖( C）是西門子公司采用的并聯(lián)式磁路結構，主要適用于磁性能低的永磁材料，如鐵氧體，其缺點是電機正反轉時電樞反應程度不同，造成運行吐能的不同，目前該結構已很少應用。

( 2）串聯(lián)式磁路結構。串聯(lián)式磁路結構如圖8一7所示，兩個磁極的永磁體串聯(lián)提供一對極的磁動勢，每極磁通由一個磁極的永磁體面積提供。其優(yōu)點是轉子軸不需要采用非導磁材料。其中圖（a）為早期結構，目前已不采用；圖（b）的永磁體放置空間較小，不利于提高轉矩密度；圖（c）、（d）、（e）的每極永磁體分別組成字母“ U '，、 “ V '，、 “ W ”的形狀，分別稱為“ U '，、 “ V '，、 “ W ”結構，它們的優(yōu)點是可以放置較多的永磁體，每極磁通大，電機體積小，轉矩密度高，缺點是加工工藝復雜。當極數(shù)較多時，在圖（c）、（d）、（e）中，徑向磁化的永磁體放置空間很小，且影響切向磁化永磁體的放置空間，此時往往采用（a）、（b )所示的并聯(lián)式磁路結構。圖（f）、（g）也是相鄰兩極磁路串聯(lián)，可以歸人這一類，其優(yōu)點是結構簡單。

( 3）混合式磁路結構?；旌鲜酱怕方Y構是從串聯(lián)式磁路結構演化而成的，將圖8一7 ( c）、（e）中相鄰磁極中切向磁化的兩塊永磁體并在一起，就變成圖8一8 ( a）、（b）所示的混合式磁路結構。與圖8一7 ( c）、（e）相比，混合式磁路結構簡單，加工更方便，切向磁化永磁體的厚度為徑向磁化永磁體厚度的2倍。其特點與上述的“ U ,，、 “ V ,，、 “ W , ,結構基本相同，也不適合于極數(shù)多的場合。

在進行性能分析時，混合式磁路結構可歸并到串聯(lián)式磁路結構，只是每極所跨槽數(shù)與串聯(lián)式磁路結構不同。本書在進行磁路分析計算時，只針對串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種結構。