同步电机之永磁同步电动机转子磁路结构

    转子磁路结构不同，则电动机的运行性能、控制系统、制造工艺和适用场合也不同。近年来，外转子永磁同步电动机（见图6一4中的结构d )在一些领域得到了广泛的应用。它的主要优点在于电动机转动质量比常规永磁同步电动机大，且电枢铁心直径可以做得较大，从而提高了在不稳定负载下电动机的效率和输出功率。外转子永磁同步电动机除结构与常规水磁同步电动机有异外，其他均相同，本书不再对其详细讨论。

按照永磁体在转子上位置的不同，永磁同步电动机的转子磁路结构一般可分为三种：表面式、内置式和爪极式。

2 .2.1表面式转子磁路结构

这种结梅中，永磁体通常呈瓦片形，并位于转子铁心的外表面上，永磁体提供磁通的方向为径向，且永磁体外表面与定子铁心内圆之间一般仅套以起保护作用的非磁性圆筒，或在永磁磁极表面包以无纬玻璃丝带作保护层。图6一1中的转子即为这种结构的典型代表。有的调速永磁同步电动机的永磁磁极用许多矩形小条拼装成瓦片形，能降低电动机的制造成本。表面式转子磁路结构又分为凸出式（图6-3a）和插入式〔图6-3b）两种，对采用稀土永磁的电机来说，由于永磁材料的相对回复磁导率接近1，所以表面凸出式转子在电磁性能上属于隐极转子结构；而表面插入式转子的相邻两永磁磁极间有着磁导率很大的铁做材料，故在电磁性能上属于凸极转子结构。

1．表面凸出式转子结构由于其具有结构简单、制造成本较低、转动惯量小等优点，在矩形波永磁同步电动机和恒功率运行范围不宽的正弦波永磁同步电动机中得到了广泛应用。此外，表面凸出式转子结构中的永磁磁极易于实现最优设计，使之成为能使电动机气隙磁密波形趋近于正弦波的磁极形状，可显著提高电动机乃至整个传动系统的隆能

2．表面插人式转子结构这种结构可充分利用转子磁路的不对称性所产生的磁阻转矩，提高电动机的功率密度，动态性能较凸出式有所改善，制造工艺也较简单，常被某些调速永磁同步电动机所采用。但漏磁系数和制造成本都较凸出式大。

总之，表面式转子磁路结构的制造工艺简单、成本低，应用较为广泛，尤其适宜于矩形波永磁同步电动机。但因转子表面无法安放起动绕组，无异步起动能力，不能用于异步起动永磁同步电动机。

2.2.2内置式转子磁路结构

这类结构的永磁体位于转子内部，水磁体外表面与定子铁心内圆之间（对外转子磁路结构则为永磁体内表面与转子铁心外圆之间）有铁磁物质制成的极靴，极靴中可以放置铸铝笼或铜条笼，起阻尼或〔和）起动作用，动、稳态性能好，广泛用于要求有异步起动能力或动态性能高的永磁同步电动机。内置式转子内的永磁体受到极靴的保护，其转子磁路结构的不对称性所产生的磁阻转矩也有助于提高电动机的过载能力和功率密度，而且易于“弱磁”扩速。按永磁体磁化方向与转子旋转方向的相互关系，内置式转子磁路结构又可分为径向式、切向式和混合式三种。

1．径向式结构这类结构（图6一4）的优点是漏磁系数小、转轴上不需采取隔磁措施、极弧系数易于控制、转子冲片机械强度高、安装永磁体后转子不易变形等。图6一4a是早期采用的转子磁路结构，现已较少采用。图64b和C中，永磁体轴向插入永磁体槽并通过隔磁磁桥限制漏磁通，结构简单，运行可靠，转子机械强度高，因而近年来应用较为广泛图6一4 。比b提供了更大的水磁体空间。图6一4d属于外转子结构，它也属于内置径向式的磁路结构。

2．切向式结构这类结构（图6一5）的漏磁系数较大，并且需采用相应的隔磁措施，电动机的制造工艺和制造成本较径向式结构有所增加。其优点在于一个极距下的磁通由相临两个磁极并联提供，可得到更大的每极磁通。尤其当电动机极数较多、径向式结构不能提供足够的每极磁通时，这种结构的优势便显得更为突出。此外，采用切向式转子结构的永磁同步电动机的磁阻转矩在电动机总电磁转矩中的比例可达40写，这对充分利用磁阻转矩，提高电动机功率密度和扩展电动机的恒功率运行范围都是很有利的。