永磁同步电机之关于永磁同步电动机的特点

    6 . 1 . 1特点与用途

由于永磁同步电动机无起动能力，因而多用于变频器供电调速场合。但加装了起动绕组后，使该电动机具有了起动能力而引起人们对此种电动机的兴趣。本章中所讨论的永磁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Motor）以自起动同步电动机为主，但是除起动问题外，一些原理与设计方面也适用于变频调速永磁同步电动机。在这里统称为永磁同步电动机。自起动同步电动机以钦铁硼永磁材料作为磁极取代了同步机的励磁磁极和励磁绕组，不但节省了材料，又减少了励磁损耗。这时，它与小功率感应电动机相比，既有较高的效率，又有较高的功率因数。从已研制的小功率永磁同步电动机与感应电动机相比，效率可提高5％一8 %，功率因数可提高18％一25 % ,而且又具有较好的自起动能力，因而是近年来国内外电机工作者研究与开发最多的一种电动机，它的应用范围不断扩大，电动机的容量也不断提高，不但在小功率范围内，在容量较大的电动机中也得到应用。永磁同步电动机除了有明显的节能效果外，还具有转速准确、噪声低、结构简单、便于从感应电动机派生的特点。所以它特别适合于：

l）长期连续运行的场合；

2）转速恒定和精确的场合。

至于用变频器起动与运行而无自起动能力的永磁同步电动机主要应用在转速调节的场合，如化纤、纺织、玻璃制造设备、风机水泵等。可节约大量能源，降低运行费用。另外在数控机床、群控系统等方面也得到广泛应用。

6 . 1 . 2转子结构形式

三相永磁同步电动机的定子与感应电动机相同，必要时可借用三相感应电动机的定子。永磁体放在转子上，为了解决起动问题，转子上还应加装起动绕组，这时转子就必须用转子冲片制造的转子铁心。一般根据永磁体在转子上安装位置和形式的不同，转子有以下几种结构形式：

1．外贴式转子结构

这种结构如图6一la所示，永磁体贴在转子外表面上，径向充磁；永磁体也可以嵌入转子表面以内，如图6一lb所示，贴于转子表面的转子结构制造容易，常用于矩形波同步电动机和恒功率运行的正弦波永磁同步电动机中。

    嵌人式转子结构可以利用转子磁路不对称所产生的磁阻力矩，提高电动机的功率密度，因而该转子结构常被用来制造调速永磁同步电动机。表面式转子结构制造简单、成本低、应用广泛，但因转子表面无法放置起动绕组，故不能用于自起动的永磁同步电动机中。

2．内置式转子结构

内置式转子磁路结构是把永磁体放在转子内部，按永磁体磁化方向与转子旋转方向的相互关系，可分为径向式、切向式及混合式三种，如图6一2一图6并所示。

l）径向式结构：漏磁系数小，永磁体轴向嵌人磁体槽中，通过磁桥限制漏磁通，转子机械强度高。图6一2a是早期采用的转子磁路结构，现已较少采用。图6一Zb和C中，永磁体轴向嵌入永磁体桶中、结构简单、可靠、机械强度高，近年广泛应用，图d属外转子结构。

2）切向式结构：每极磁通比径向式大，主要是因为每极磁通有两相邻磁极提供，但是这种转子结构复杂，转轴又需要非磁性材料或在转轴外加隔磁套，所以转子漏抗大。

3）混合式结构：这种结构集中了径向式和切向式的优点，但结构比较复杂，制造时难度大。图6并a是由德国西门子公司发明的混合式转子结构，用于剩磁密度较低的铁氧体永磁同步电动机。图64b是近年来应用较多的结构，采用隔磁磁桥隔磁。图6并C和d是由图6一2b和。衍生来的两种混合式转子磁路结构。