與普通異步電機相比，異步起動永磁同步電機具有自起動能力，其效率可高出同規(guī)格異步電機2 ~8個百分點1，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。
異步起動永磁同步電機的起動過程可以分為異步起動和牽入同步兩個階段。良好的起動性能不但要求永磁同步電機在起動過程中要有足夠的起動轉(zhuǎn)矩，以克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩使電機起動并運行到接近同步轉(zhuǎn)速；還要求電機有足夠的牽入同步能力，使電機能夠順利牽入同步運行121.二極異步電機本身較難起動，其起動性能可利用深槽轉(zhuǎn)子、雙籠結(jié)構(gòu)和集膚效應(yīng)來改善。永磁同步電機的轉(zhuǎn)子上安放永磁體，轉(zhuǎn)子槽不可能太深，因而其起動性能的改善變得困難。高牽入永磁電機穩(wěn)定運行時負(fù)載不是很大，但是其負(fù)載一轉(zhuǎn)動慣量卻很大，這對電機的牽入同步能力提出了較高的要求。本文兼顧起動性能和運行性能的同時，開發(fā)了一臺高效、高牽入的二極永磁同步電機。
1樣機開發(fā)在對永磁同步電機起動過程分析的基礎(chǔ)上開發(fā)的一臺樣機具有效率高、牽入轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點。樣機采用開、閉口槽組合的新型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，在保證起動轉(zhuǎn)矩的基礎(chǔ)上，有效地限制了電機的起動電流，減小了電機的漏磁。樣機主要參數(shù)如下：額定功率900w；額定電壓158v；三相繞組星形連接；定子槽數(shù)、轉(zhuǎn)子槽數(shù)分別為18 16定子鐵心外徑130mm電機鐵心長度80mm. 11轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計永磁同步電機與普通異步電機的主要區(qū)別在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上。永磁同步電機轉(zhuǎn)子上既有轉(zhuǎn)子槽又有永磁體槽，在有限的轉(zhuǎn)子區(qū)域中存在轉(zhuǎn)子槽與永磁體槽“競爭”空間的問題，而兩極永磁同步電機轉(zhuǎn)子槽和永磁體槽“競爭”轉(zhuǎn)子空間的問題尤為突出，因此應(yīng)設(shè)計合理的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
如采用圓弧式永磁體，可以安放較多的永磁體材料，但其加工量大，造成電機成本較高，因此未采用。樣機采用多段矩形永磁體組合的徑向式結(jié)構(gòu)，既可以獲得較大的永磁體安放空間，又可以降低電機成本。
電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計主要考慮永磁體安放空間和電機牽入性能兩方面。為了給永磁體留出足夠的安放空間，轉(zhuǎn)子槽應(yīng)該設(shè)計得淺一些；為了提高電機的牽入性能，在轉(zhuǎn)子齒部磁密允許的情況下，應(yīng)盡量增加轉(zhuǎn)子槽的寬度，以減小轉(zhuǎn)子電阻值，提高電機的牽入性能；同時在允許范圍內(nèi)，也應(yīng)盡量增大轉(zhuǎn)子端環(huán)的截面積。樣機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如所示。
樣機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖有影響，因此其大小可以靈活地設(shè)計。閉口槽形的槽漏抗大，轉(zhuǎn)子槽采用閉口槽，可以限制電機的起動電流。
13新型轉(zhuǎn)子開、閉口槽組合結(jié)構(gòu)在樣機開發(fā)過程中，原擬采用轉(zhuǎn)子閉口槽結(jié)構(gòu)，利用其槽漏抗大的特點限制電機起動電流。但在對比研究后發(fā)現(xiàn)，與開口槽相比，轉(zhuǎn)子槽全部采用閉口槽，電機的漏磁有所增大。針對這種情況，提出了一種新型的開、閉口槽組合結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)既減少了電機的漏磁，又充分利用閉口槽漏抗大的特點，起到了限制電機起動電流的作用。
利用二維磁場數(shù)值計算方法對不同結(jié)構(gòu)的極間漏磁進(jìn)行對比分析。為電機電磁場求解區(qū)域的橫截面圖，電機的極間漏磁系數(shù)為電機橫截面上永磁體發(fā)出的總磁通與氣隙有效磁通之比。用矢量磁位求解電機內(nèi)的電磁場，電機的極間漏磁系數(shù)為：械工業(yè)出版社，1997徐廣人。高效高起動轉(zhuǎn)矩永磁同步電動機設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)問題研究。遼寧：沈陽工業(yè)大學(xué)，1999譚建國。使用ansys60進(jìn)行有限元分析。北胡之光。電機電磁場的分析與計算。北京：機2限制電機起動電流樣機開發(fā)過程中，為了改善電機性能，在一定范圍內(nèi)應(yīng)該盡量減少定子繞組匝數(shù)。定子繞組匝數(shù)減少使定、轉(zhuǎn)子漏抗變小，定子電阻值也相應(yīng)變小；轉(zhuǎn)子槽形采用淺、寬結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子電阻值和漏抗相應(yīng)變??；增大轉(zhuǎn)子端環(huán)的截面積也會使轉(zhuǎn)子電阻值變小，但這都會增大電機的起動電流。
較大的起動電流增加了電機對電源的沖擊，同時對永磁體的抗失磁能力不利，所以應(yīng)設(shè)法降低起動電流。在異步電機的設(shè)計中，轉(zhuǎn)子漏抗不但影響電機的起動性能，還會影響電機穩(wěn)態(tài)運行時的效率和功率因數(shù)，因此不宜設(shè)計得太大。永磁同步電機的轉(zhuǎn)子漏抗對電機的穩(wěn)態(tài)運行幾乎沒
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