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三相永磁同步电机之关于具有复励特性的永磁汽车起动机

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2013-08-24

三相永磁同步电机之关于具有复励特性的永磁汽车起动机

    4 . 5 . 1汽车起动机的工作特点

汽车发动机是冲程式发动机,在起动时必须用起动机带动才能工作。在传统的汽车起动机中,一般都采用串励式直流电动机,因为这种电动机除具有一般直流电动机效率高、调速特性好之外,还具有起动转矩大、特性软的特点,此特点对于起动发动机非常适合。但是,串励式直流电动机由于励磁绕组和磁极的存在,使得电动机的体积大、重量重。这对于轻型车和轿车非常不利。在轻型车和轿车日益进人家庭的时代,减少汽车上每一个部件的重量,其中包括起动机的重量非常必要。因而利用永磁材料代替串励直流电动机的磁极和绕组,来制造永磁汽车起动机,其体积和重量都会大大降低,因而这项工作具有重要意义。永磁汽车起动机实际相当于他励式直流电动机,这种电动机具有一系列优点。但是在相同功率时,起动转矩没有串励直流电动机那么大。为适应起动机起动转矩的要求,就需要增加电动机的体积和重量。为了适应汽车起动机体积小、重量轻的要求,国外电机行业提出了一种利用组合磁极的办法,利用这种方法不仅可以节省起动机使用的永磁材料,还可以利用这种结构的复励特性来提高永磁起动机的起动转矩。

4 . 5 . 2交轴电枢磁动势的利用

一般情况下,交轴电枢磁动势对直流电动机的运行会产生不良影响,如气隙磁场扭曲,当磁路饱和时还会使气隙磁通减少,影响电动机出力。但是当永磁起动机装上组合磁极,即主磁极和副磁极组合在一起,主磁极用永磁材料,而副磁极则用软铁制成,磁极结构如图4一10所示。主磁极在机壳内仍然对称分布,副磁极放在主极的同一侧,这时由电枢磁场建立的交轴电枢反应磁通中。,绝大部分通过两个副磁极闭合,即图中的中明,,但也有一小部分磁通图中.通过永磁体和副磁极闭合。通过副磁极闭合的对相邻两个主磁极都呈相同的极性,即增大了气隙磁通。当副磁极未饱和时,中a,正比于负载电流1 .,其产生电磁转矩的效果相当于一个串励绕组。如果考虑永磁体的励磁特性,就使得该种电动机具有复励特性,既增加了起动机的起动转矩。

4 . 5 . 3磁极设计

为了验证上述分析的合理性,我们通过优化设计最终选取了三种方案(见图4一11)。图a和d构成第一组磁极结构,图b和e构成第二组磁极结构,图。构成不带副磁极的第三组磁极。利用同一电枢和三组磁极制成三种起动机。起动机永磁材料为SrO · 6Fe203惚铁氧体,其性能如下:剩余磁感应强度:内察矫顽力:最大磁能积:

    由上述计算及试验数据可以看出:

1)在其他结构相同的前提下,带副磁极的永磁起动机(样机1 、 2)起动性能明显优于不带副磁极的起动机(样机3)。

2)副磁极利用了交轴电枢反应磁通,所以这种电动机只能单方向旋转。如果改变电流方向,电枢反应磁场也要改变方向,这时副磁极不但不能增磁反而去磁,使起动转矩降低。

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