同步电机之关于永磁同步发电机

    永磁同步发电机（Permanent Magnet Sychronous Generator）由于省去了励磁绕组、集电环和电刷，使这种发电机具有结构简单紧凑、维护方便、体积小、效率高、功率重量比大的特点，因而这种发电机获得广泛的应用。但是由于永磁材料离散性大、温度系数大以及发电机制成后磁场无法调节而使电压调节率无法控制，给设计与使用带来一些新问题。

7 . 1永磁同步发电机的转子结构

小功率永磁同步发电机定子与普通电励磁同步发电机定子基本相同，而转子结构由于发电机转速差别很大而有不同结构，但常用的有下面三种典型结构。

7 . 1 . 1切向式磁体结构

切向式磁体结构如图7一1所示，永磁体磁化方向与气隙磁通轴向方向垂直，永磁体同极方向相对放置，因而每极由两个永磁体截面提供磁通，这样可提高每极磁感应强度。在多极发电机中，这个特点尤为突出，所以这种结构特别适合于多极发电机中。在这种结构的转子中，永磁体的固定有两种方式：一种是套环式固定；另一种是槽楔式固定。

l）套环式固定：就是在转子外圆加套一个非磁性的套环，实际上此套环是使用高强度金属材料制成的薄壁圆环，以过盈的配合固定在转子表面上，由于这种结构使得转子的各组合件能牢固地固定在一起。从而使图得发电机转子高速运转时仍能牢固地固定在一起。因而这种固定方式可以应用于高速发电机中，此套环在转子中起阻尼绕组作用，可以抑制转子磁场波动，降低谐波对电参数的影响。在发电机运行时定子磁场与转子之间如存在相对运动，在套环中将产生感应电流，该电流不同于阻尼绕组或笼型绕组中的感应电流，除具有Z轴分量外，还具有X 、 Y轴分量，具有明显的三维特征。

2）槽楔式固定：就是把永磁体之间的软铁用螺钉固定在不导磁的磁套上，永磁体转子表面位置放上槽楔，显然这种固定方式工艺简单，不适于高速运行的发电机。有时转子外表面也不用槽楔，而在永磁体两端用无纬带绑扎。永磁体与转轴之间应有一隔磁套或采用非磁性轴。

7 . 1 . 2径向式磁体结构

这种转子磁化方向为沿转子径向方向磁化，在一对极磁路中有两个永磁体提供磁动势，只有一个永磁体截面提供每极磁通，所以气隙磁感应强度较低。径向式磁体结构中永磁体形状有环形、星形、瓦片形及矩形四种形式。l）环形永磁体（见图7一2）结构较简单、制造工艺方便，可以直接浇铸或粘接到转轴上，机械强度高，可以作成高速发电机，但永磁体利用率低。

2）星形永磁体（见图7一3）为提高永磁体利用率，极间可用铝合金浇铸。这种结构既改善了发电机的瞬态性能，又提高了永磁材料的抗去磁能力，但目前存在极间漏磁较大，因而造成发电机容量受到限制。

3）瓦片形及矩形永磁体近年来由于高磁感应强度与高矫顽力永磁体的出现，使得永磁体在磁化方向上不断缩小，在径向充磁同步发电机中，磁体可以采用片形、瓦片形及矩形永磁体，如图7一4和图7一5所示，这时不但加工费用低，而且磁化容易，使永磁材料成本降低。调节瓦片形永磁体宽度、永磁体极靴形状及宽度还可调节极弧系数，也改善了气隙磁场波形。瓦片形及矩形永磁体与转轴之间常用非导磁材料或非磁性轴连接。