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永磁同步电机的工作节能原理

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2017-03-20 00:00:00【

  近些年永磁同步电机得到较快发展,其特点是功率因数高、效率高,在许多场合开始逐步取代最常用的交流异步电机,其中异步起动永磁同步电机的性能优越,是一种很有前途的节能电机

  永磁同步电机的定子结构与工作原理与交流异步电动机一样。下图是有线圈绕组的定子示意图。
永磁同步电机定子结构
  下图是装在机座里的定子。
永磁同步电机定子位置
 

  永磁同步电动机与普通异步电动机的不同是转子结构,转子上安装有永磁体磁极,下左图就是一个安装有永磁体磁极的转子,永磁体磁极安装在转子铁芯圆周表面上,称为凸装式永磁转子。磁极的极性与磁通走向见下右图,这是一个4极转子。
永磁同步电机永磁转子1

  根据磁阻最小原理,也就是磁通总是沿磁阻最小的路径闭合,利用磁引力拉动转子旋转,于是永磁转子就会跟随定子产生的旋转磁场同步旋转。

  下左图是另一种安装有永磁体磁极的转子,永磁体磁极嵌装在转子铁芯表面,称为嵌入式永磁转子。磁极的极性与磁通走向见下右图,这也是一个4极转子。

永磁同步电机永磁转子

  下左图也是一种嵌入式永磁转子,永磁体嵌装在转子铁芯内部,为防止永磁体磁通短路,在转子铁芯开有空槽或在槽内填充隔磁材料。磁极的极性与磁通走向见下右图,这也是一个4极转子。
永磁同步电机永磁体2

  下图为装上转轴的转子,
永磁同步电机嵌入式永磁转子

  
  在转子铁芯两侧装上风扇然后与定子机座组装成整机,见下图。
永磁同步电机剖面图

  这种永磁同步电动机不能直接通三相交流的起动,因转子惯量大,磁场旋转太快,静止的转子根本无法跟随磁场旋转。这种永磁同步电动机多用在变频调速场合,启动时变频器输出频率从0开始上升到工作频率,电机则跟随变频器输出频率同步旋转,是一种很好的变频调速电动机

  通过在永磁转子上加装笼型绕组,接通电源旋转磁场一建立,就会在笼型绕组感生电流,转子就会像交流异步电动机一样起动旋转。这就是异步起动永磁同步电动机,是近些年开始普及的节能电机。

  为了安装笼型绕组,在转子铁芯叠片圆周上冲有许多安装导电条的槽,在转子铁芯内部嵌装永磁体,永磁体安装方式有多种,也可以按前面介绍的形式安装。这里的安装方式见下图,这也是一个4极转子,为了防止永磁体的磁通通过转轴短路,在转轴与转子铁芯间加装有隔磁材料,转子的磁通走向见下图左。
永磁同步电机磁通图
  笼型转子有焊接式与铸铝式:在转子每个槽内插入铜条,铜条与转子铁芯两侧的铜端环焊接形成笼型转子;与普通交流异步电动机一样采用铸铝式转子,将熔化的铝液直接注入转子槽内,并同时铸出端环与风扇叶片,是较廉价的做法,下图是一个铸铝式笼型转子。
永磁同步电机铸铝式转子

  把转子与定子、机座等部件进行组装,组装成的整机剖面图见下图。
永磁同步电机整机剖面

  异步起动永磁同步电机可以直接接通三相交流电源使用,方便又节能。