永磁同步电动机（基础）ppt课件.ppt

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1、第四部分永磁同步电动机1.概述永磁同步电动机的运行原理与电励磁同步电动机相同，但它以永磁体提供的磁通替代后者的励磁绕组励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性；又因无需励磁电流，省去了励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度。因而它是近年来研究得较多并在各个领域中得到越来越广泛应用的一种电动机。2.永磁同步电动机分类永磁同步电动机分类方法比较多：①按工作主磁场方向的不同，可分为径向磁场式和轴向磁场式；②按电枢绕组位置的不同，可分为内转子式(常规式)和外转子式；③按转子上有无起动(阻尼)绕组，可分

2、为无起动绕组的电动机(用于变频器供电的场合，利用频率的逐步升高而起动，并随着频率的改变而调节转速，常称为调速永磁同步电动机)和有起动绕组的电动机(既可用于调速运行又可在某一频率和电压下利用起动绕组所产生的异步转矩起动，常称为异步起动永磁同步电动机)；④按供电电流波形的不同，可分为矩形波永磁同步电动机和正弦波永磁同步电动机(简称永磁同步电动机)。3.永磁同步电动机的总体结构(1)高效永磁同步电动机结构示意图l－转轴2－轴承3－端差4－定子绕组5－机座6－定子铁心7－转子铁心8－永磁体9－起动笼10—风扇11—风罩(2)永磁直流无刷电动机结构示意图l－转轴2－前端

3、差3－螺钉4－调整垫片5－轴承6－定子组件7－永磁转子组件8－位置传感器转子9－后端差10—位置传感器定子(3)调速永磁同步电动机结构示意图l－转轴2－轴承3－端差4－定子绕组5－机座6－定子铁心7，8－永磁体9－转子铁心10—风扇11—风罩12－位置、速度传感器13，14－电缆15－专用变频驱动器4.永磁同步电动机的转子结构4.1表面式转子磁路结构1）凸出式2）插入式1－永磁体2－转子铁心3－转轴1．表面凸出式结构简单、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

4、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性能。2．表面插入式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。4.2内置径向式转子磁路结构转轴隔磁磁桥永磁体内置结构式转子的永磁体位于转子内部，永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

5、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裁能力和功率密度，而且易于“弱磁”扩速。1．径向式结构优点是漏磁系数小、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。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4.3内置切向式转子磁路结构2．切向式结构这类结构的漏磁系数较大，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

6、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％，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.4.4内置混合式转子磁路结构1-转轴2-隔磁磁桥3-永磁体4-鼠笼条4.4内置混合式转子磁路结构（续）3.混合式结构这类结构集中了径向式和切向式转子结构的优点，但其结构和制造工艺均较复杂，制造成本也比较高。图a是由德国西门子公司发明

7、的混合式转子磁路结构，需采用非磁性转轴或采用隔磁铜套，主要应用于采用剩磁密度较低的铁氧体永磁的永磁同步电动机。需指出的是，这种结构的径向部分永磁体磁化方向长度约是切向部分永磁体磁化方向长度的一半。图b、c是由径向式结构衍生来的两种混合式转子磁路结构。其永磁体的径向部分与切向部分的磁化方向长度相等，也采取隔磁磁桥隔磁。5.永磁同步电动机的定子结构对于高速的永磁同步电动机，极对数少，绕组形式与普通交流电机的定子一样。但为了比较方便的放置永磁体，一般多为多极电机。6极的居多。定子绕组一般为双层短距绕组。为了改善电动势波形也有采用分数槽绕组。为了消除永磁齿磁导转矩，有

8、时定子铁心斜一个定子槽。永磁同步电动机