同步電機之永磁同步電動機轉子磁路結構

    轉子磁路結構不同，則電動機的運行性能、控制系統(tǒng)、制造工藝和適用場合也不同。近年來，外轉子永磁同步電動機（見圖6一4中的結構d )在一些領域得到了廣泛的應用。它的主要優(yōu)點在于電動機轉動質(zhì)量比常規(guī)永磁同步電動機大，且電樞鐵心直徑可以做得較大，從而提高了在不穩(wěn)定負載下電動機的效率和輸出功率。外轉子永磁同步電動機除結構與常規(guī)水磁同步電動機有異外，其他均相同，本書不再對其詳細討論。

按照永磁體在轉子上位置的不同，永磁同步電動機的轉子磁路結構一般可分為三種：表面式、內(nèi)置式和爪極式。

2 .2.1表面式轉子磁路結構

這種結梅中，永磁體通常呈瓦片形，并位于轉子鐵心的外表面上，永磁體提供磁通的方向為徑向，且永磁體外表面與定子鐵心內(nèi)圓之間一般僅套以起保護作用的非磁性圓筒，或在永磁磁極表面包以無緯玻璃絲帶作保護層。圖6一1中的轉子即為這種結構的典型代表。有的調(diào)速永磁同步電動機的永磁磁極用許多矩形小條拼裝成瓦片形，能降低電動機的制造成本。表面式轉子磁路結構又分為凸出式（圖6-3a）和插入式〔圖6-3b）兩種，對采用稀土永磁的電機來說，由于永磁材料的相對回復磁導率接近1，所以表面凸出式轉子在電磁性能上屬于隱極轉子結構；而表面插入式轉子的相鄰兩永磁磁極間有著磁導率很大的鐵做材料，故在電磁性能上屬于凸極轉子結構。

1．表面凸出式轉子結構由于其具有結構簡單、制造成本較低、轉動慣量小等優(yōu)點，在矩形波永磁同步電動機和恒功率運行范圍不寬的正弦波永磁同步電動機中得到了廣泛應用。此外，表面凸出式轉子結構中的永磁磁極易于實現(xiàn)最優(yōu)設計，使之成為能使電動機氣隙磁密波形趨近于正弦波的磁極形狀，可顯著提高電動機乃至整個傳動系統(tǒng)的隆能

2．表面插人式轉子結構這種結構可充分利用轉子磁路的不對稱性所產(chǎn)生的磁阻轉矩，提高電動機的功率密度，動態(tài)性能較凸出式有所改善，制造工藝也較簡單，常被某些調(diào)速永磁同步電動機所采用。但漏磁系數(shù)和制造成本都較凸出式大。

總之，表面式轉子磁路結構的制造工藝簡單、成本低，應用較為廣泛，尤其適宜于矩形波永磁同步電動機。但因轉子表面無法安放起動繞組，無異步起動能力，不能用于異步起動永磁同步電動機。

2.2.2內(nèi)置式轉子磁路結構

這類結構的永磁體位于轉子內(nèi)部，水磁體外表面與定子鐵心內(nèi)圓之間（對外轉子磁路結構則為永磁體內(nèi)表面與轉子鐵心外圓之間）有鐵磁物質(zhì)制成的極靴，極靴中可以放置鑄鋁籠或銅條籠，起阻尼或〔和）起動作用，動、穩(wěn)態(tài)性能好，廣泛用于要求有異步起動能力或動態(tài)性能高的永磁同步電動機。內(nèi)置式轉子內(nèi)的永磁體受到極靴的保護，其轉子磁路結構的不對稱性所產(chǎn)生的磁阻轉矩也有助于提高電動機的過載能力和功率密度，而且易于“弱磁”擴速。按永磁體磁化方向與轉子旋轉方向的相互關系，內(nèi)置式轉子磁路結構又可分為徑向式、切向式和混合式三種。

1．徑向式結構這類結構（圖6一4）的優(yōu)點是漏磁系數(shù)小、轉軸上不需采取隔磁措施、極弧系數(shù)易于控制、轉子沖片機械強度高、安裝永磁體后轉子不易變形等。圖6一4a是早期采用的轉子磁路結構，現(xiàn)已較少采用。圖64b和C中，永磁體軸向插入永磁體槽并通過隔磁磁橋限制漏磁通，結構簡單，運行可靠，轉子機械強度高，因而近年來應用較為廣泛圖6一4 。比b提供了更大的水磁體空間。圖6一4d屬于外轉子結構，它也屬于內(nèi)置徑向式的磁路結構。

2．切向式結構這類結構（圖6一5）的漏磁系數(shù)較大，并且需采用相應的隔磁措施，電動機的制造工藝和制造成本較徑向式結構有所增加。其優(yōu)點在于一個極距下的磁通由相臨兩個磁極并聯(lián)提供，可得到更大的每極磁通。尤其當電動機極數(shù)較多、徑向式結構不能提供足夠的每極磁通時，這種結構的優(yōu)勢便顯得更為突出。此外，采用切向式轉子結構的永磁同步電動機的磁阻轉矩在電動機總電磁轉矩中的比例可達40寫，這對充分利用磁阻轉矩，提高電動機功率密度和擴展電動機的恒功率運行范圍都是很有利的。