永磁同步电机.ppt

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1、第二章永磁电机永磁电机的主要特点和应用永磁直流电机永磁同步电动机永磁同步发电机永磁同步电动机永磁同步电动机的总体结构永磁同步电动机的转子磁路结构永磁同步电动机的稳态性能永磁同步电动机的磁路分析与计算永磁同步电动机的参数计算和分析异步起动永磁同步电动机的起动过程永磁同步电动机主磁场方向不同：径向磁场式和轴向磁场式。电枢绕组位置：内转子式（常规式）和外转子式。转子有无起动绕组：无起动绕组电动机（常称为调速永磁同步电动机）和有起动绕组电动机（常称为异步起动永磁同步电动机）。供电电流波形：可分为矩形波永磁同

2、步电动机（简称为无刷直流电动机）和正弦波永磁同步电动机（简称为永磁同步电动机）。一、永磁同步电动机的总体结构永磁同步电动机也由定子、转子和端盖等部件构成。定子与普通感应电动机基本相同，也采用叠片结构以减小电动机运行时的铁耗。转子铁心可以做成实心的，也可以用叠片叠压而成。永磁同步电动机横截面示意图1—定子2—永磁体3—转轴4—转子铁心一、永磁同步电动机的总体结构为减小电动机杂散损耗，定子绕组通常采用星形接法。永磁同步电动机的气隙长度是一个非常关键的尺寸，尽管它对这类电动机的无功电流的影响不如对感应电动机那么敏感

3、，但是它对电动机的交、直轴电抗影响很大，进而影响到电动机的其他性能。此外，气隙长度的大小还对电动机的装配工艺和电动机的杂散损耗有着较大的影响。永磁同步电动机转子直轴磁路中永磁体的磁导率很小，Xad较小，故一般Xad

4、转子磁路结构内置式转子磁路结构爪极式转子磁路结构隔磁措施1、表面式转子磁路结构(a)凸出式（隐极结构）(b)插入式（凸极结构）1、表面式转子磁路结构对采用稀土永磁的电机来说，由于永磁材料的相对回复磁导率接近1，所以表面凸出式转于在电磁性能上属于隐极转子结构；而表面插入式转子的相邻两永磁磁极间有着磁导率很大的铁磁材料，故在电磁性能上属于凸极转子结构。1、表面式转子磁路结构凸出式转子结构使用特点具有结构简单、制造成本较低、转动惯量小等优点，在矩形波永磁同步电动机和恒功率运行范围不宽的正弦波永磁同步电动机中得到了广

5、泛应用。此外，表面凸出式转子结构中的永磁磁极易于实现最优设计，使之成为能使电动机气隙磁密波形趋近于正弦波的磁极形状，可显著提高电动机乃至整个传动系统的性能。1、表面式转子磁路结构插入式转子结构使用特点这种结构可充分利用转子磁路的不对称性所产生的磁阻转矩，提高电动机的功率密度，动态性能较凸出式有所改善，制造工艺也较简单，常被某些调速永磁同步电动机所采用。但漏磁系数和制造成本都较凸出式大。1、表面式转子磁路结构总之，表面式转子磁路结构的制造工艺简单、成本低，应用较为广泛，尤其适宜于矩形波永磁同步电动机。但因转子表

6、面无法安放起动绕组，无异步起动能力，不能用于异步起动永磁同步电动机。永磁同步电动机的转子磁路结构表面式转子磁路结构内置式转子磁路结构爪极式转子磁路结构隔磁措施2、内置式转子磁路结构永磁体位于转子内部，永磁体外表面与定子铁心内圆之间有铁磁物质制成的极靴，极靴中可以放置铸铝笼或铜条笼，起阻尼或(和)起动作用，动、稳态性能好，广泛用于要求有异步起动能力或动态性能高的永磁同步电动机。内置式转子内的永磁体受到极靴的保护，其转子磁路结构的不对称性所产生的磁阻转矩也有助于提高电动机的过载能力和功率密度，而且易于“弱磁”扩速

7、。径向式结构切向式结构混合式结构2、内置径向式转子磁路结构1—转轴2—永磁体槽3—永磁体4—转子导条早期常用应用较为广泛2、内置径向式转子磁路结构1—转轴2—永磁体槽3—永磁体4—转子导条外转子结构更大的永磁体空间2、内置径向式转子磁路结构优点是漏磁系数小、转轴上不需采取隔磁措施、极弧系数易于控制、转子冲片机械强度高、安装永磁体后转子不易变形等。2、内置切向式转子磁路结构1—转轴2—空气隔磁槽3—永磁体4—转子导条优点：一个极距下的磁通由相临两个磁极并联提供，可得到更大的每极磁通。2、内置切向式转子磁路结构这

8、类结构的漏磁系数较大，并且需采用相应的隔磁措施。电动机制造工艺相制造成本较径向式结构有所增加。其优点在于一个极距下的磁通由相临两个磁极并联提供，可得到更大的每极磁通。尤其当电动机极数较多、径向式结构不能提供足够的每极磁通时，这种结构的优势便显得更为突出。此外，采用切向式转子结构的永磁同步电动机的磁阻转矩在电动机总电磁转矩中的比例可达40％，这对充分利用磁阻转矩，提高电动机功率密度和扩展电动机的恒功率