永磁同步电机的原理和结构.pdf

WORD 文档可编辑 第一章永磁同步电机的原理及结构 1.1 永磁同步电机的基本工作原理 永磁同步电机的原理如下在电动机的定子绕组中通入三相 电流，在通入电流后就会在电动机的定子绕组中形成旋转磁场， 由于在转子上安装了永磁体，永磁体的磁极是固定的，根据磁 极的同性相吸异性相斥的原理，在定子中产生的旋转磁场会带 动转子进行旋转，最终达到转子的旋转速度与定子中产生的旋 转磁极的转速相等，所以可以把永磁同步电机的起动过程看成 是由异步启动阶段和牵入同步阶段组成的。在异步启动的研究 阶段中，电动机的转速是从零开始逐渐增大的，造成上诉的主 要 原 因 是 其 在 异 步 转 矩 、 永 磁 发 电 制 动 转 矩 、 由转子磁路不对称而引 起的磁阻转矩和单轴转 矩 等一系列的因素共同作用 下而引起的，所以在这个过程中转速是振荡着上升的。在起动 过程中，只有异步转矩是驱动性 质的转矩， 电动机就是以这转矩来得以加 速的，其他的转矩大部分以制动性质为主。在电动机的速度由 零增加到接近定子的磁场旋转转速时，在永磁体脉振转矩的影 响下永磁同步电机的转速有可能会超过同步转速，而出现转速 的超调现象。但经过一段时间的转速振荡后，最终在同步转矩 的作用下而被牵入同步。 1.2 永磁同步电机的结构 永磁同步电机主要是由转子、 端盖、及定子等各部件组成的。 一般来说，永磁同步电机的最大的特点是它的定子结构与普通 的感应电机的结构非常非常的相似，主要是区别于转子的独特 的结构与其它电机形成了差别。和常用的异步电机的最大不同 则是转子的独特的结构，在转子上放有高质量的永磁体磁极。 由于在转子上安放永磁体的位置有很多选择，所以永磁同步电 机通常会被分为三大类：内嵌式、面贴式以及插入式，如图 1.1 所示。永磁同步电机的运行性能是最受关注的，影响其性能的 因素有很多，但是最主要的则是永磁同步电机的结构。就面贴 式、插入式和嵌入式而言，各种结构都各有其各自的优点。 技术资料 专业分享 WORD 完美格式 图 1-1 面贴式的永磁同步电机在工业上是应用最广泛的，其最主 要的原因是其拥有很多其他形式电机无法比拟的优点，例如其 制造方便，转动惯性比较小以及结构很简单等。并且这种类型 的永磁同步电机更加容易被设计师来进行对其的优化设计，其 中最主要的方法是 把气隙磁链的分布结构 设计成近似正弦的分布 ，将其分 布 结 构 改 成 正 弦 分 布 后 能 够 带 来 很 多 的 优 势 ， 例 如 能减小磁场的谐波以及 它所带来的负面效应， 应用以上的方法能够很好的 改善电机的运行性能。插入式结构的电机之所以能够跟面贴式 的电机相比较有很大的改善是因为它充分的利用了它设计出的 磁链的结构有着不对称性所生成的独特的磁阻转矩能大大的提 高了电机的功率密度，并且在也能很方便的制造出来，所以永 磁同步电机的这种结构被比较多的应用于在传动系统中，但是 其缺点也是很突出的，例如制作成本和漏磁系数与面贴式的相 比较都要大的多。 嵌入式的 永磁同步电机中的永磁体是被安置在 转子的内部，相比较而言其结构虽然比较复杂，但却有几个很 明显的优点是毋庸置疑的，因为有 高气隙的磁通密度，所 以 很明显的 它跟面贴式的电机相比较就会产生很大的转矩；因为在转子永 磁体的安装方式是选择嵌入式的，所以永磁体在被去磁后所带 来的一系列的危险的可能性就会很小，因此电机能够在更高的 旋转速度下运行但是并不需要考虑转子中永磁体是否会因为离 心力过大而被破坏。 专业知识编辑整理