永磁電動機(jī)原理

近些年永磁同步電動機(jī)得到較快發(fā)展，其特點(diǎn)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(jī)，其中異步起動永磁同步電動機(jī)的性能優(yōu)越，是一種很有前途的節(jié)能電機(jī)。 

在本網(wǎng)“電動機(jī)系列”欄目中“同步電動機(jī)原理”一節(jié)中已講到有永久磁鐵轉(zhuǎn)子的同步電動機(jī)原理模型，本節(jié)將進(jìn)一步介紹永磁同步電動機(jī)的原理與結(jié)構(gòu)。

永磁同步電動機(jī)的定子結(jié)構(gòu)與工作原理與交流異步電動機(jī)一樣，多為4極形式，三相繞組按3相4極布置，通電產(chǎn)生4極旋轉(zhuǎn)磁場。下圖是有線圈繞組的定子示意圖。

定子鐵芯與繞組

機(jī)座與定子

凸裝式永磁轉(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。

嵌入式永磁轉(zhuǎn)子鐵芯

嵌入式永磁轉(zhuǎn)子鐵芯-2

嵌入式永磁轉(zhuǎn)子

永磁同步電動機(jī)剖面圖

這種永磁同步電動機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)。 

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(jī)一樣起動旋轉(zhuǎn)。這就是異步起動永磁同步電動機(jī)，是近些年開始普及的節(jié)能電機(jī)。

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。

籠型繞組永磁轉(zhuǎn)子鐵芯

籠型繞組永磁轉(zhuǎn)子

籠型繞組永磁同步電動機(jī)剖面圖