永磁同步電機.ppt

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1、第二章永磁電機永磁電機的主要特點和應用永磁直流電機?永磁同步電動機?永磁同步發(fā)電機永磁同步電動機永磁同步電動機的總體結構永磁同步電動機的轉(zhuǎn)子磁路結構永磁同步電動機的穩(wěn)態(tài)性能?永磁同步電動機的磁路分析與計算?永磁同步電動機的參數(shù)計算和分析異步起動永磁同步電動機的起動過程?永磁同步電動機主磁場方向不同：徑向磁場式和軸向磁場式。電樞繞組位置：內(nèi)轉(zhuǎn)子式（常規(guī)式）和外轉(zhuǎn)子式。轉(zhuǎn)子有無起動繞組：無起動繞組電動機（常稱為調(diào)速永磁同步電動機）和有起動繞組電動機（常稱為異步起動永磁同步電動機）。供電電流波形：可分為矩形波永磁同

2、步電動機（簡稱為無刷直流電動機）和正弦波永磁同步電動機（簡稱為永磁同步電動機）。一、永磁同步電動機的總體結構永磁同步電動機也由定子、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子鐵心可以做成實心的，也可以用疊片疊壓而成。永磁同步電動機橫截面示意圖1—定子2—永磁體3—轉(zhuǎn)軸4—轉(zhuǎn)子鐵心一、永磁同步電動機的總體結構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

3、，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。永磁同步電動機轉(zhuǎn)子直軸磁路中永磁體的磁導率很小，Xad較小，故一般Xad

4、轉(zhuǎn)子磁路結構內(nèi)置式轉(zhuǎn)子磁路結構爪極式轉(zhuǎn)子磁路結構隔磁措施1、表面式轉(zhuǎn)子磁路結構(a)凸出式（隱極結構）(b)插入式（凸極結構）1、表面式轉(zhuǎn)子磁路結構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(zhuǎn)于在電磁性能上屬于隱極轉(zhuǎn)子結構；而表面插入式轉(zhuǎn)子的相鄰兩永磁磁極間有著磁導率很大的鐵磁材料，故在電磁性能上屬于凸極轉(zhuǎn)子結構。1、表面式轉(zhuǎn)子磁路結構凸出式轉(zhuǎn)子結構使用特點具有結構簡單、制造成本較低、轉(zhuǎn)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

5、泛應用。此外，表面凸出式轉(zhuǎn)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)的性能。1、表面式轉(zhuǎn)子磁路結構插入式轉(zhuǎn)子結構使用特點這種結構可充分利用轉(zhuǎn)子磁路的不對稱性所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)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。1、表面式轉(zhuǎn)子磁路結構總之，表面式轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子表

6、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。永磁同步電動機的轉(zhuǎn)子磁路結構表面式轉(zhuǎn)子磁路結構內(nèi)置式轉(zhuǎn)子磁路結構爪極式轉(zhuǎn)子磁路結構隔磁措施2、內(nèi)置式轉(zhuǎn)子磁路結構永磁體位于轉(zhuǎn)子內(nèi)部，永磁體外表面與定子鐵心內(nèi)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(zhuǎn)子內(nèi)的永磁體受到極靴的保護，其轉(zhuǎn)子磁路結構的不對稱性所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)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

7、。徑向式結構切向式結構混合式結構2、內(nèi)置徑向式轉(zhuǎn)子磁路結構1—轉(zhuǎn)軸2—永磁體槽3—永磁體4—轉(zhuǎn)子導條早期常用應用較為廣泛2、內(nèi)置徑向式轉(zhuǎn)子磁路結構1—轉(zhuǎn)軸2—永磁體槽3—永磁體4—轉(zhuǎn)子導條外轉(zhuǎn)子結構更大的永磁體空間2、內(nèi)置徑向式轉(zhuǎn)子磁路結構優(yōu)點是漏磁系數(shù)小、轉(zhuǎn)軸上不需采取隔磁措施、極弧系數(shù)易于控制、轉(zhuǎn)子沖片機械強度高、安裝永磁體后轉(zhuǎn)子不易變形等。2、內(nèi)置切向式轉(zhuǎn)子磁路結構1—轉(zhuǎn)軸2—空氣隔磁槽3—永磁體4—轉(zhuǎn)子導條優(yōu)點：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。2、內(nèi)置切向式轉(zhuǎn)子磁路結構這

8、類結構的漏磁系數(shù)較大，并且需采用相應的隔磁措施。電動機制造工藝相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(zhuǎn)子結構的永磁同步電動機的磁阻轉(zhuǎn)矩在電動機總電磁轉(zhuǎn)矩中的比例可達40％，這對充分利用磁阻轉(zhuǎn)矩，提高電動機功率密度和擴展電動機的恒功率