自起动永磁同步电动机研究开发与分析.pdf

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1、永磁电机专题自起动永磁同步电动机研究开发与分析刘立军张映明康基宏（东元总合科技（杭州）有限公司，杭州310013）摘要自起动永磁同步电动机是一种具有自起动并且牵入同步的高效同步电动机，它由永磁体来替代励磁绕组而产生励磁磁场。其具有高效率、高功率因子等特点，主要替代目前广泛使用的异步电动机来满足新的能效等级。本文以东元-西屋开发的一款永磁电动机为例，详细说明了其设计与运行特点。关键词：自起动；永磁电动机LineStartPMMotorDevelopmentandAnalysisLiuLijunZhangYingmingKangJihong（TECOGrou

2、pScience-Technology(HangZhou)Co.LtdFAR&DCenter,Hangzhou310013）AbstractLineStartPMmotorissynchronousmotorwhichhasself-startingabilityandsynchronizationability,anditisexcitedbypermanentmagnetinrotor.Highefficiencyandpowerfactoraremaincharacteristics,anditcansatisfynewefficiencyrequ

3、irement.Inthispaper,onePMmotorprototypedevelopedbyTWMCisusedtoexplainthedesignandoperationcharacteristic.Keywords：linestart；PMmotor发展前景。1引言2永磁电动机设计特点工业生产离不开电动机。IEC60034-30指出：全世界工业用电动机消耗了总发电量的30%~40%，2.1定子齿轭比例分布其系统优化节能潜力可达到30%~60%；国际能源署永磁电动机与异步电动机的电磁设计上有较大电动机工作组报告：电动机通过改善效率结合变频差异。

4、因为永磁电动机的气隙磁场时矩形波，其计调速可以节约世界范围内7％的电能，其中1/4～1/3算极弧系数可以高达0.9以上，而异步电动机的计的节约可来自于改善电动机的效率。欧盟“提高高效算极弧系数为正弦波，其计算计算极弧系数一般为电动机和驱动的市场份额”，SAVEⅡ研究报告显示:0.63.所以永磁电动机每极磁通较平均的分配到齿工业用电动机消耗电能占工业用电消耗的73%。中部，而异步电动机每极磁通主要集中在每极中心线国是个发展中国家，相对欧美发达国家，中国工业处的几个齿上，容易形成局部磁场饱和。发展比中国第三产业和占人口60%~70%的农村要从图1可以明显看出

5、磁场在定子齿部的分布情快很多。况符合上述分析。因此从电动机定子铁心结构看，因此，工业用电动机消耗的电能的比例应比已相同定子齿部结构下，永磁电动机的轭部高度要大开发国家和地区更高（估计占总发电量的40%以于异步电动机的高度。所以当采用原来异步电动机上），且工业各不同行业的结构和总量比例也与已开定子为永磁电动机定子时，在满足定子轭部磁密的[1]发国家和地区不同。条件下，气隙磁密和定子齿部磁密都较小。如果要因此电动机系统节能意义重大。而对于小功率合理设计永磁电动机，定子结构必须重新设计。异步电动机而言，由于其结构及生产工艺特点，为2.2永磁电动机转子槽数的选择

6、满足新的国际标准，将会遇到很多困难。因此以永自起动永磁同步电动机定转子槽配合要求如下[2]磁同步电动机来替代异步电动机将具有非常明朗的所示：322010年第11期永磁电机专题定子需要采用斜槽。而目前异步电动机的定子都为直槽，所以批量生产必须调整生产线。（a）永磁电动机磁场分布图2定子绕组反电动势基波分量随定子斜槽距离的变化（b）异步电动机磁场分布图1不同电动机的磁场分布（1）考虑转子磁路对称性，转子槽数为极数的整数倍，且采用多槽远槽配合。（2）为避免起动过程中产生较强的异步附加转矩，应满足Q≤1.25×(Q+P)。rs（3）为避免产生同步附加转矩，应满足

7、Q≠Q；rs图3定子绕组发电动势5次Q≠Q±P；Q≠Q±2P。rsrs和7次谐波含量随定子斜槽距离的变化（4）为避免单向震动力，应满足Q≠Q±1；rsQ≠Q±P±1。rs以Qs=48为例，根据第一条，转子槽数应为36，40，44，48，52，56，60等；根据第二条，转子槽数应小于62；根据第三条，44，48，52不能作为转子槽数；因此能够满足转子槽数的只有36，40，56，60。对于10HP的小电动机，转子槽数不能太多，否则增加工艺难度。而36槽可能会导致起动困难，所以转子槽数选择为40。对于大功率永磁电动机，为了降低转子电密，转子槽数选择为56。图4

8、转子齿谐波含量随定子斜槽距离的变化2.3定子斜槽为了提高电动机性能，降低电气参量