永磁同步電機之永磁同步電動機基本理論和異步起動永磁同步電動機

    1概述

永磁同步電動機的運行原理與電勵磁同步電動機相同，但它以永磁體提供的磁通替代后者的勵磁繞組勵磁，使電動機結構較為簡單，降低了加工和裝配費用，且省去了容易出問題的集電環(huán)和電刷，提高了電動機運行的可靠性。又因無需勵磁電流，省去了勵磁損耗，提高了電動機的效率和功率密度。因而它是近年來研究得較多并在各個領域中得到越來越廣泛應用的一種電動機。永磁同步電動機分類方法比較多：按工作主磁場方向的不同，可分為徑向磁場式和軸向磁場式；按電樞繞組位置的不同，可分為內(nèi)轉子式（常規(guī)式）和外轉子式；按轉子上有無起動繞組，可分為無起動繞組的電動機（用于變頻器供電的場合，利用頻率的逐步升高而起動，并隨著頻率的改變而調(diào)節(jié)轉速，常稱為調(diào)速永磁同步電動機）和有起動繞組的電動機（既可用于調(diào)速運行又可在某一頻率和電壓下利用起動繞組所產(chǎn)生的異步轉矩起動，常稱為異步起動永磁同步電動機）；按供電電流波形的不同，可分為矩形波永磁同步電動機和正弦波永磁同步電動機（簡稱永磁同步電動機）。異步起動永磁同步電動機用于頻率可調(diào)的傳動系統(tǒng)時，形成一臺具有阻尼（起動）繞組的調(diào)速永磁同步電動機。

隨著永磁材料性能和電力電子器件性能價格比的不斷提高，現(xiàn)代控制理論、微機控制技術和電機制造工藝的迅猛發(fā)展，新磁路結構的不斷涌現(xiàn)，在永磁同步電動機理論分析、設計和運行控制中不斷出現(xiàn)了許多有待進一步深入研究的新課題。本章首先介紹永磁同步電動機的轉子磁路結構，然后主要介紹三相正弦波永磁同步電動機及其基本分析方法。如無特殊聲明，本章關于電動機損耗計算、磁路計算和參數(shù)分析與計算的內(nèi)容均同時適用于異步起動永磁同步電動機和用于調(diào)速運行的正弦波水磁同步電動機。

2永磁同步電動機的結構

2 .1永磁同步電動機的總體結構

永磁同步電動機也由定子、轉子和端蓋等部件構成。定子與普通感應電動機基本相同，也采用疊片結構以減小電動機運行時的鐵耗。轉子鐵心可以做成實心的，也可以用疊片疊壓而成。

                                                              圖6-1為一臺水磁同步電動機的橫截面示意圖。電樞繞組既有采用集中整距繞組的，也有采用分布短距繞組和非常規(guī)繞組的。一般來說，矩形波永磁同步電動機通常采用集中整距繞組，而正弦波永磁同步電動機更常采正弦波電流控制永磁同步電動機中，為了減小繞組產(chǎn)生的磁動勢空間諧波，使之更接近正弦分布以提高電動機的有關性能，采用

了一些非常規(guī)繞組， 如采用圖6一2所示的正弦繞組，可大大減小電動機轉矩紋波，提高電動機運行平穩(wěn)性。為減小電動機雜散損耗，定子繞組通常采用星形接法。永磁同步電動機的氣隙長度是一個非常關鍵的尺寸，盡管它對這類電動機的無功電流的影響不如對感應電動機那么敏感，但是它對電動機的交、直軸電抗影響很大，進而影響到電動機的其他性能。此外．氣隙長度的大小還對電動機的裝配工藝和電動機的雜散損耗有著較大的影響。

    永磁同步電動機與其他電機的最主要的區(qū)別是轉子磁路結構，下面對其進行討論。