永磁同步电机原理PPT课件

二、永磁同步电动机的转子磁路结构
1. 表面式转子磁路结构 2. 内置式转子磁路结构 3. 爪极式转子磁路结构 4. 隔磁措施
1、表面式转子磁路结构
N
N
S
S
SN
NS
SN
NS
S N
(a)凸出式（隐极结构）
S N
(b)插入式（凸极结构）
1、表面式转子磁路结构
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 面凸出式转于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磁材料，故在电 磁性能上属于凸极转子结构。
1、表面式转子磁路结构
凸出式转子结构使用特点
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性能。
第二章 永磁电机 永磁电机的主要特点和应用 永磁直流电机 永磁同步电动机 永磁同步发电机
永磁同步电动机
一．永磁同步电动机的总体结构 二．永磁同步电动机的转子磁路结构
三．永磁同步电动机的稳态性能 四．永磁同步电动机的磁路分析与计算
五．永磁同步电动机的参数计算和分析
六．异步起动永磁同步电动机的起动过程
为减小电动机杂散损耗，定子绕组通常采 用星形接法。永磁同步电动机的气隙长度是一 个非常关键的尺寸，尽管它对这类电动机的无 功电流的影响不如对感应电动机那么敏感，但 是它对电动机的交、直轴电抗影响很大，进而 影响到电动机的其他性能。此外，气隙长度的 大小还对电动机的装配工艺和电动机的杂散损 耗有着较大的影响。
一、永磁同步电动机的总体结构
永磁同步电动机也由定子、转子和端盖等部 件构成。定子与普通感应电动机基本相同， 也采用叠片结构以减小电动机运行时的铁耗。 转子铁心可以做成实心的，也可以用叠片叠 压而成。
永磁同步电动机横截面示意图
1 2 3 4
1—定子 2—永磁体 3—转轴 4—转子铁心
一、永磁同步电动机的总体结构
永磁同步电动机的转子磁路结构
1. 表面式转子磁路结构 2. 内置式转子磁路结构 3. 爪极式转子磁路结构 4. 隔磁措施
2、内置式转子磁路结构
永磁体位于转子内部，永磁体外表面与定子铁心内 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
1
3
N
N
4
S
S
2
1 N
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4
S
S
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N
N
S
S
N
N
(a)
(b)
1—转轴 2—空气隔磁槽 3—永磁体 4—转子导条
2、内置切向式转子磁路结构
这类结构的漏磁系数较大，并且需采用相应 的隔磁措施。电动机制造工艺相制造成本较径向 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％，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。
1、表面式转子磁路结构
插入式转子结构使用特点
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。
1、表面式转子磁路结构
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。
永磁同步电动机
主磁场方向不同：径向磁场式和轴向磁场式。
电枢绕组位置：内转子式（常规式）和外转 子式。
转子有无起动绕组：无起动绕组电动机（常 称为调速永磁同步电动机）和有起动绕组电 动机（常称为异步起动永磁同步电动机）。
供电电流波形：可分为矩形波永磁同步电动 机（简称为无刷直流电动机）和正弦波永磁 同步电动机（简称为永磁同步电动机）。
永磁同步电动机转子直轴磁路中永磁体的 磁导率很小，Xad较小，故一般Xad < Xaq。
分析时应注意其异于电励磁凸极同步电 动机的这一特点 。
二、永磁同步电动机的转子磁路结构
转子磁路结构不同，电动机的运行性能、控 制系统、制造工艺和适用场合也不同。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。
(c)
(d)
1—转轴 2—永磁体槽 3—永磁体 4—转子导条
2、内置混合式转子磁路结构
这类结构集中了径向式和切问式转子结构的优点， 但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同步电动机。图(b)所示结 构近年来用得较多，也采用隔磁磁桥隔磁。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(c)和(d)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。 但制造工艺却依次更复杂，转子冲片的机械强度也有 所下降。
“弱磁”扩速。 径向式结构 切向式结构 混合式结构
2、内置径向式转子磁路结构
早期常用
3
4 N
1
S
应用较为广泛
2 1
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S
SN
NS
SN
NS
S
S
N
N
(a)
(b)
1—转轴 2—永磁体槽 3—永磁体 4—转子导条
2、内置径向式转子磁路结构
更大的永磁体空间 外转子结构
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NN
4
S SN
S N
S
S N S N
S N S
N
(c)
(d)
1—转轴 2—永磁体槽 3—永磁体 4—转子导条
2、内置径向式转子磁路结构
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。
2、内置切向式转子磁路结构
优点：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。
2、内置混合式转子磁路结构
2
N 1
S
SN
NS
1 3
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S 1
N
3
N S
N
N S
4
S
SN
NS
S
S
N
N
S N
(a)
(b)
1—转轴 2—永磁体槽 3—永磁体 4—转子导条
2、内置混合式转子磁路结构
2
3
2
3
N
N
N
4 1
NN NN
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1
S
S
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S
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N N
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NS
SN
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