同步电机­—步起动永磁同步电动机的结构与特点

    异步起动永磁同步电动机是具有自起动能力的永磁同步电动机，兼有感应电动机和电励磁同步电动机的特点。它依靠定子旋转磁场与笼型转子相互作用产生的异步转矩实现起动。正常运行时，转子运行在同步速，笼型转子不再起作用，其工作原理与电励磁同步电动机基本相同，不同之处在于永磁同步电动机由永磁体提供机电能量转换所需要的磁场，取消了电励磁同步电动机中的集电环、电刷以及励磁电源，结构简单紧凑，能量密度显著提高。随永磁材料性能的不断提高和对高效节能电机的迫切需求，异步起动永磁同步电动机在纺织、油田等行业得到了较大范围的应用。

一、异步起动永磁同步电动机的结构

与其他旋转电机一样，异步起动永磁同步电动机由定子和转子组成，定、转子之间存在空气隙。图8一1为异步起动永磁同步电动机的典型结构示意图。

1．定子结构

永磁同步电动机的定子结构与感应电动机相同。为减小磁场引起的涡流损耗和磁滞损耗，定子铁心通常由。．5～厚的硅钢片叠压而成，上面冲有均匀分布的槽，槽内嵌三相对称绕组。定子槽形通常采用半闭口槽，如图8一2所示，其中梨形槽的槽面积利用率高，冲模寿命长，且槽绝缘的弯曲程度较小，不易损伤，应用广泛。定子绕组通常由圆铜线绕制而成，为减小杂散损耗，大多采用双层短距和星形接法，小功率电机中也有采用单层绕组的。为提高零部件的通用性、缩短开发周期，在进行异步起动永磁同步电动机设计时，常常选用感应电动机的定子冲片、机壳、端盖和轴等。

2．转子结构

按照转子是否有起动笼，可将转子结构分为实心永磁转子和笼型永磁转子两种。实心永磁转子结构如图8一3所示，铁心由整块钢加工而成，上面铣出槽以放置永磁体。这种结构靠旋转磁场在转子铁心感应的涡流产生起动转矩，无需起动绕组。

笼型永磁转子是最常见的结构，转子铁心由0 . 5～厚的硅钢片叠压而成，上面冲有均匀分布的槽，通常采用半闭口槽，如图8 - - 4所示。其中图（g）、（h）、（i）和（j）所l示的闭口槽可以简化冲模、减小杂散损耗，但转子漏抗较大，对起动性能有较大影响，故应用很少；图（b）、（c）、（f）所示的槽形，槽底为圆形，不利于隔磁，为保证隔磁效果，隔磁磁桥的形状应如图8 - - 9 ( e )，加工相对复杂，性能相对于平底槽并无优势，故应用也很少；图（d）所示的凸形槽和图（e）所示的刀形槽，模具加工复杂，但可以增强集肤效应、提高起动转矩，由于转子上要放置永磁体，转子槽一般不深，电流的集肤效应没有同规格感应电动机那么明显。图（a）具有结构简单、模具制造方便的优点，可以采用减小转子槽面积的方法提高起动转矩，因而在小型异步起动永磁同步电动机中应用广泛。图子4中，么v为各槽形的代号，将在后面的电磁计算程序中用到。

需要指出的是，感应电动机中常采用转子斜槽，但在永磁同步电动机中，由于受永磁体放置的限制，通常采用定子斜槽。转子笼型绕组有铜导条焊接式和铸铝式两种。前者在转子槽内插人铜导条，在转子铁心两端各放置一个铜端环，将铜端环和导条焊接在一起；后者采用离心铸铝或压力铸铝工艺。

将导条和端环一次铸出。与焊接法相比，铸铝式具有工艺简单、成本低的优点，因此永磁同步电动机通常采用铸铝转子。铸铝转子的加工过程如下：铁心冲剪～铁心叠压～套假轴一转子铸铝～套轴～转子加工～将永磁体从铁心端部放入。永磁体的固定方式有两种，一是在永磁体上涂树脂，然后插人转子铁心，树脂凝固后将永磁体和转子铁心固定在一起；二是先将永磁体插人转子铁心，然后在铁心两端加非磁性端环，端环固定在转子铁心上。