同步电机之永磁同步发电机的结构

    1．表面式转子结构

根据定转子相对位置的不同，表面式转子结构又可分为内转子结构和外转子结构两种。内转子结构的转子在内、定子在外，如图9一2 ( a）、（b）所示。外转子结构的转子在外、定子在内，如图9一2 ( c）所示。表面式内转子结构又分为表面凸出式结构和表面插人式结构。表面凸出式结构如图9一2 ( a）所示，具有结构简单、易于制造等优点，在永磁同步发电机、无刷直流电动机、调速永磁同步电动机中应用广泛。由于铁氧体永磁和稀土永磁的相对回复磁导率都接近于1，可以近似认为与空气的相同，因此表面凸出式结构的交直轴磁阻基本相等，在电磁性能上属于隐极转子结构。此外，还可通过改变永磁体形状使气隙磁密波形接近正弦，削弱输出电压中的谐波含量。表面插人式结构如图9一2 ( b）所示，相邻永磁磁极之间为铁心，永磁体安装时易于定位，制造简单，但漏磁较大。此外，直轴磁阻大于交轴磁阻，在电磁上属于凸极转子结构，因转子磁路不对称而产生磁阻转矩，可以提高发电机的过载能力。

在表面式结构中，永磁体通常为瓦片形，贴在转子铁心表面。永磁体的抗拉强度远远低于抗压强度，在内转子结构中，高速运行时产生的离心力接近甚至超过永磁材料的抗拉强度，容易损坏永磁体，此外离心力和电磁力的作用可能会导致永磁体脱落，因此高速运行时需要在转子外加套环。套环是一个用高强度材料制成的圆筒，把转子各部件紧紧包住，使其处于压缩状态，保证了转子的机械强度。套环分为非金属套环、单金属套环和双金属套环三种。非金属套环是用碳纤维等材料绑扎转子，然后经加热固化形成的高强度套环。单金属套环由一种非导磁金属材料制成。非金属套环和单金属套环结构简单，易于制造，但都增大了气隙有效长度，为保证一定的气隙磁密，必须增加永磁体用量。双金属套环由一种导磁金属材料和一种非导磁金属材料制成，与永磁体对应的位置采用导磁金属材料，与极间区域对应

的位置用非导磁金属材料，其优点是不增加气隙长度，但结构复杂，制造困难。图9一2（。）所示为外转子结构，可以产生较大的每极磁通，离心力不会损坏永磁体，除非特殊需要，无需外加套环，转子结构简单，但整个电机的结构复杂。图9一3为一台表面凸出式结构的8极永磁同步发电机采用不同磁极形状时的气隙磁场分布对比，可以看出，采用等半径形状的磁极后，气隙磁密分布的正弦性大大改善。

2．内置式转子结构

在内置式转子结构中，主要采用切向式转子结构，如图9一4所示。

每极永磁体提供一对极磁路上的磁压降，每极磁通由两个永磁体面积共同提供，是一种聚磁结构，可以

产生较高的气隙磁密，特别适合于极数较多的永磁同步发电机。由于永磁体在铁心内，需要采取隔磁措施，在转轴和铁心之间加非磁性金属衬套。图9一4 ( a）用套环将转子各部件紧固在一起，机械强度好；图9一4 ( b）用槽楔固定永磁体，工艺简单，适合于中、低速或小功率的永磁同步发电机。