三相永磁同步电机—高永磁同步电动机性能的技术措施

    异步起动永磁同步电动机通常用做高效节能电机，其性能指标非常重要，本节将讨论提高性能指标的技术措施。严格来讲，异步起动永磁同步电动机的交、直轴磁阻不相等，从磁路的角度看应为凸极电机。但为便于分析，本节采用了隐极永磁同步电动机的相量图进行分析，得出的结论同样适用于凸极永磁同步电动机。

一、提高起动转矩的措施

永磁同步电动机的起动转矩由异步转矩和发电制动转矩组成，要提高起动转矩，必须提高异步转矩，减小发电制动转矩。由于异步转矩与感应电动机中的异步转矩产生的原理相同，感应电动机中提高起动转矩的措施仍然适用于永磁同步电动机，这些措施包括：①适当减少定子绕组每相串联匝数（但可能会造成功率因数的降低和起动电流的增加）；②适当增大转子电阻，转子槽变窄变浅，端环截面积减小，在必要的时候采用凸形槽或刀形槽以充分利用集肤效应。为减小发电制动转矩，应适当减小定子绕组电阻，并控制感应电动势E0不要过高。图8一27为保持某永磁同步电动机其他结构参数不变时，起动转矩倍数Ts：和起动电流倍数C随定子每槽导体数Ns的变化曲线。图8一28为保持其他结构参数不变时，起动转矩倍数聪和起动电流倍数鱿随转子槽深h，的变化曲线。可以看出，起动电流倍数和起动转矩倍数随每槽导体数的增加迅速减小，转子槽面积的大小对起动转矩的影响也很大，要提高起动转矩，必须合理设计定、转子绕组。

二、提高功率因数的措施

隐极永磁同步电动机的相量图（忽略定子绕组电阻）如图8一29所示。可以看出，相量1 IIX 、总是垂直于定子电流相量I :，要使cos沪一1 , jllX 、必须垂直于U，因此有式中，UN为额定相电压。与E0 、 UN相比，IIX 、较小，因此要得到接近于1的功率因数，E0应接近于外加电压UN 。对于相电压220V（线电压为380V）的永磁同步电动机，额定负载时的IIXs通常为86V左右，因此要使功率因数为1，则E0为236V左右，E0值高，造成永磁体浪费。在实际中，通常保持E0小于并接近于UN以获得接近于1的功率因数。后面的分析还表明，E0满足这一要求还可使永磁同步电动机在不同负载下效率最高，获得较宽的经济运行范围。

三、提高效率，扩大经济运行范围的措施

要提高效率、获得宽广的经济运行范围，应从两方面入手，一是降低不变损耗，二是降低可变损耗。

1．降低不变损耗

永磁同步电动机的不变损耗主要包括铁耗和机械损耗，减小铁耗的图主要措施是：采用损耗低的铁心材料、降低气隙磁密和优化气隙磁场波形。气隙磁场波形优化的目的在于减少气隙磁场中的谐波含量，减小附加损耗，降低气隙磁密会引起铜铁材料用量的增加和电机体积的增大。减措施是：提高电机制造工艺水平和装配质量，采用合适的轴承和风扇。

1. 降低可变损耗

永磁同步电动机的可变损耗包括铜耗和杂散损耗。由于气隙磁场波形中谐波含量高，永磁同步电动机的杂散损耗比同容量的感应电动机大。减小杂散损耗的措施有：合理设计极弧系数、选取合适的槽配合、采用合适的绕组型式（如Y接双层短距绕组或正弦绕组）、减小槽口宽度或采用闭口槽、适当增大气隙长度、定子斜槽等。减小可变损耗的另一个途径是降低定子绕组铜耗。若能使每一输出功率对应的定子电流最小，则可获得尽可能高的功率因数和效率。永磁同步电动机的杂散损耗p，和输出功率成正比，可以表示为。