小功率外转子异步起动永磁同步电机设计研究

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1、徽电机小功率外转子异步起动永磁同步电机设计研究蔡万里，杨凯，杨德望(1．武汉船用电力装置研究所，武汉430064；2．华中科技大学，武汉430074)摘要：由于小功率永磁同步电机(PMSM)定子电阻很大，导致永磁体制动转矩较大，因而难于起动。外转子结构相对于内转子结构定子槽相对更小，转子部分转动惯量更大，起动更加困难。该文提出并设计了一种特殊结构的外转子异步起动PMSM，电机为400W，8极外转子结构。电机采用场路结合方法设计。首先使用Ansys有限元程序求出电机设计的关键参数：空载气隙反电势，漏磁系数，交直轴同步电抗等。然后用编制的磁路计算程序计算电机的起动性能曲线

2、。通过先后设计的两台样机实验，证明场路结合设计方法更可行。同时，分析表明小功率PMSM的磁路饱和度对其起动性能影响很大，为了保证能良好起动，应适当降低其饱和度。关键词：外转子；异步起动PMSM；场路结合方法；起动性能中图分类号：TM351；TM341文献标志码：A文章编号：1001．6848(2010)09—0006—03StudyandDesignoftheLowPowerLine-startPermanentMagnetSynchronousMotorsCAIWan．1．i．，YANGKai，YANGDe．wang(1．WuhanMarineElectricPro

3、pulsionResearchInstitute，Wuhan430064，China；2．HuaZhongUniversityofScienceandTecnology，Wuhan430074，China)Abstract：Itisdifficultforlowpowerline-startpermanentmagnetsynchronousmotor(namelyPMSM)toreachsynchronousspeedbecauseofbigbrakingtorquewhichiscausedbybigstatorresistance．Anovelex—ternal

4、rotorstructureline—startPMSMof400Wand8poleswasproposed．Themotorwasdesignedandin-vestigatedbythefield—circuitcombinedmethod．Firstly，theairgapfluxdensity，magneticleakagecoeffi—cient，directaxisandquadratureaxissynchronousreactanceswerecalculatedbyAnsysfiniteelementsoft—ware．Thenthestarting

5、characteristiccurvewasobtainedbyacompiledmagnetcircuitcalculationprogram．Finally，theexperimentsoftwoprotypeswerecarriedouttoprovethemethodabove．Theanalysisshowsthatthesaturationofthemagnetcircuithasagreatinfluenceonthestartingcharacteristicofthelowpowerline—startPMSM．KeyWords：Externalro

6、tor；LinestartPMSM；Field-circuitcombinedmethod；Startingcharacteristic0引言1电机结构外转子异步起动PMSM能够广泛应用于风机和特如图I为该电机的I／4结构图。为了降低转动种泵类场合。与外转子异步电动机相比，它的体积更惯量从而提高起动性能，外转子结构PMSM只宜设小，效率和功率更高，且具有更高的运行稳定性。对计成径向磁场结构。该电机采用V型永磁体结构，结构复杂的PMSM而言，用传统的磁路计算方法无法由2块矩形永磁体组成，便于充磁和加工。转子部准确计算电机的重要参数，而场路结合的方法则更为分设计成整体冲片

7、结构以方便生产制造。永磁体槽有效。小功率异步起动PMSM，由于转子电阻很大，由永磁体和非导磁材料组成，一方面保证适当的极导致其难于迁入同步⋯。因而必须对其结构进行合理弧系数，另一方面保证恰当的磁路饱和度。在永磁设计，才能保证良好的起动性能。外转子结构由于定体槽和转子槽之间形成隔磁磁桥以限制极间漏磁。子槽空间更加有限，转子对永磁体放置要求更高，设此电机为一台400W，8极的外转子异步起动计要求也更高，相关文献较少提及。本文对外转子小PMSM。相比于内转子结构，外转子结构的定子槽空功率异步起动PMSM进行了设计研究，并成功设计了间相对更小，定子电阻往往更