同步电机—异步起动永磁同步电动机的转子磁极结构

    异步起动永磁同步电动机的永磁体放置在转子上，其放置的方式影响到气隙磁通、漏磁通乃至电机的性能，是永磁同步电动机设计中的核心问题。根据永磁体放置的位置，分为表面式和内置式两种转子磁极结构。

1．表面式转子结构

表面式转子结构如图8一5所示，永磁体用高强度非导磁圈固定在鼠笼转子的外部，磁极之间可以用非导磁材料，如树脂、铝、铜等填充，也可用导磁材料填充。若采用非导磁材料填充，则交直轴磁路对称，属于隐极电机；若采用导磁材料，则交轴磁阻小于直轴磁阻，为凸极电机，可以利用凸极效应产生的磁阻转矩提高过载能力。当极数较少时，每极永磁体圆弧角度较大，材料利用率低、加工困难，可以采用拼块式结构，由多块小永磁体拼成整个磁极。表面式转子结构的缺点是：导条在转子内部，产生的异步转矩较小，仅适合于对起动性能要求不高的场合。

2．内置式转子结构

在内置式转子结构中，永磁体位于导条和铁心轴孔之间的铁心中，通常交轴磁阻小于直轴磁阻，转子磁路不对称，所产生的磁阻转矩有助于提高过载能力和转矩密度，鼠笼直接面向空气隙，起动性能好，广泛应用于要求起动性能好的永磁同步电动机中。内置式转子结构的缺点是：漏磁大，需要采取一定的隔磁措施，转子机械强度差。根据一对极下永磁体的磁路关系，内置式转子结构可分为并联式、串联式和串并联混合式三种。

( 1）并联式磁路结构。在并联式磁路结构中，相邻两磁极的永磁体并联提供每极磁通，如图8一6所示。其中图（a）采用非磁性轴隔磁，而图（b）采用空气槽隔磁，可使用磁性轴。图( C）是西门子公司采用的并联式磁路结构，主要适用于磁性能低的永磁材料，如铁氧体，其缺点是电机正反转时电枢反应程度不同，造成运行吐能的不同，目前该结构已很少应用。

( 2）串联式磁路结构。串联式磁路结构如图8一7所示，两个磁极的永磁体串联提供一对极的磁动势，每极磁通由一个磁极的永磁体面积提供。其优点是转子轴不需要采用非导磁材料。其中图（a）为早期结构，目前已不采用；图（b）的永磁体放置空间较小，不利于提高转矩密度；图（c）、（d）、（e）的每极永磁体分别组成字母“ U '，、 “ V '，、 “ W ”的形状，分别称为“ U '，、 “ V '，、 “ W ”结构，它们的优点是可以放置较多的永磁体，每极磁通大，电机体积小，转矩密度高，缺点是加工工艺复杂。当极数较多时，在图（c）、（d）、（e）中，径向磁化的永磁体放置空间很小，且影响切向磁化永磁体的放置空间，此时往往采用（a）、（b )所示的并联式磁路结构。图（f）、（g）也是相邻两极磁路串联，可以归人这一类，其优点是结构简单。

( 3）混合式磁路结构。混合式磁路结构是从串联式磁路结构演化而成的，将图8一7 ( c）、（e）中相邻磁极中切向磁化的两块永磁体并在一起，就变成图8一8 ( a）、（b）所示的混合式磁路结构。与图8一7 ( c）、（e）相比，混合式磁路结构简单，加工更方便，切向磁化永磁体的厚度为径向磁化永磁体厚度的2倍。其特点与上述的“ U ,，、 “ V ,，、 “ W , ,结构基本相同，也不适合于极数多的场合。

在进行性能分析时，混合式磁路结构可归并到串联式磁路结构，只是每极所跨槽数与串联式磁路结构不同。本书在进行磁路分析计算时，只针对串联式和并联式两种结构。