永磁同步電機的工作節(jié)能原理
近些年永磁同步電機得到較快發(fā)展,其特點是功率因數(shù)高、效率高,在許多場合開始逐步取代最常用的交流異步電機,其中異步起動永磁同步電機的性能優(yōu)越,是一種很有前途的節(jié)能電機。
永磁同步電機的定子結(jié)構(gòu)與工作原理與交流異步電動機一樣。下圖是有線圈繞組的定子示意圖。
下圖是裝在機座里的定子。
永磁同步電動機與普通異步電動機的不同是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)子上安裝有永磁體磁極,下左圖就是一個安裝有永磁體磁極的轉(zhuǎn)子,永磁體磁極安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯圓周表面上,稱為凸裝式永磁轉(zhuǎn)子。磁極的極性與磁通走向見下右圖,這是一個4極轉(zhuǎn)子。
根據(jù)磁阻最小原理,也就是磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合,利用磁引力拉動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),于是永磁轉(zhuǎn)子就會跟隨定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)。
下左圖是另一種安裝有永磁體磁極的轉(zhuǎn)子,永磁體磁極嵌裝在轉(zhuǎn)子鐵芯表面,稱為嵌入式永磁轉(zhuǎn)子。磁極的極性與磁通走向見下右圖,這也是一個4極轉(zhuǎn)子。
下左圖也是一種嵌入式永磁轉(zhuǎn)子,永磁體嵌裝在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部,為防止永磁體磁通短路,在轉(zhuǎn)子鐵芯開有空槽或在槽內(nèi)填充隔磁材料。磁極的極性與磁通走向見下右圖,這也是一個4極轉(zhuǎn)子。
下圖為裝上轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)子,
在轉(zhuǎn)子鐵芯兩側(cè)裝上風(fēng)扇然后與定子機座組裝成整機,見下圖。
這種永磁同步電動機不能直接通三相交流的起動,因轉(zhuǎn)子慣量大,磁場旋轉(zhuǎn)太快,靜止的轉(zhuǎn)子根本無法跟隨磁場旋轉(zhuǎn)。這種永磁同步電動機多用在變頻調(diào)速場合,啟動時變頻器輸出頻率從0開始上升到工作頻率,電機則跟隨變頻器輸出頻率同步旋轉(zhuǎn),是一種很好的變頻調(diào)速電動機。
通過在永磁轉(zhuǎn)子上加裝籠型繞組,接通電源旋轉(zhuǎn)磁場一建立,就會在籠型繞組感生電流,轉(zhuǎn)子就會像交流異步電動機一樣起動旋轉(zhuǎn)。這就是異步起動永磁同步電動機,是近些年開始普及的節(jié)能電機。
為了安裝籠型繞組,在轉(zhuǎn)子鐵芯疊片圓周上沖有許多安裝導(dǎo)電條的槽,在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部嵌裝永磁體,永磁體安裝方式有多種,也可以按前面介紹的形式安裝。這里的安裝方式見下圖,這也是一個4極轉(zhuǎn)子,為了防止永磁體的磁通通過轉(zhuǎn)軸短路,在轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)子鐵芯間加裝有隔磁材料,轉(zhuǎn)子的磁通走向見下圖左。
籠型轉(zhuǎn)子有焊接式與鑄鋁式:在轉(zhuǎn)子每個槽內(nèi)插入銅條,銅條與轉(zhuǎn)子鐵芯兩側(cè)的銅端環(huán)焊接形成籠型轉(zhuǎn)子;與普通交流異步電動機一樣采用鑄鋁式轉(zhuǎn)子,將熔化的鋁液直接注入轉(zhuǎn)子槽內(nèi),并同時鑄出端環(huán)與風(fēng)扇葉片,是較廉價的做法,下圖是一個鑄鋁式籠型轉(zhuǎn)子。
把轉(zhuǎn)子與定子、機座等部件進(jìn)行組裝,組裝成的整機剖面圖見下圖。
異步起動永磁同步電機可以直接接通三相交流電源使用,方便又節(jié)能。