三相永磁同步電動(dòng)機(jī)的研制
鄧隱北 戴羌平（鄭州大學(xué)450052）
史衛(wèi)平 張瑞安（開封博達(dá)電機(jī)公司）
1永磁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.1永磁體的性能選擇與尺寸確定
該電機(jī)選用的永磁材料為西安興華新型材料廠生產(chǎn)的30-sh型釹鐵硼(ndfeb)，經(jīng)測(cè)試，均符合設(shè)計(jì)要求值。此外，要求充磁后的磁鋼塊與塊之間、每塊正反兩面之間的表面場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)盡可能接近，可用磁通計(jì)或高斯計(jì)檢驗(yàn)其均勻性。特性曲線上不允許出現(xiàn)彎折和拐點(diǎn)，磁鋼塊應(yīng)進(jìn)行48h熱老化處理，以消除不可逆損失，在磁鋼表面還應(yīng)進(jìn)行電泳防銹處理等。
樣機(jī)完成以后，先在額定轉(zhuǎn)速下進(jìn)行發(fā)電機(jī)空載試驗(yàn)，測(cè)得電勢(shì)e=336v，經(jīng)沖擊振動(dòng)、溫升發(fā)熱的考驗(yàn)，eo值不變或變化很小，說明這類磁鋼的性能是理想的，運(yùn)行是可靠的。
永磁體的體積vm，主要與電機(jī)的電磁功率p。電壓與定子繞組空載電勢(shì)eo的比值k．以及所采用的磁鋼牲能（剩磁br，矯頑力hc）等因素有關(guān)。即：
取縱軸電樞反應(yīng)的折算系數(shù)kd=0.6，波形系數(shù)kb=1. 11，得：
當(dāng)eo 一定時(shí)，增大k。值相當(dāng)于提高電動(dòng)機(jī)的電壓，當(dāng)電壓提高到某一程度時(shí)，p的增加并不顯著，過于提高u就顯得不經(jīng)濟(jì)；當(dāng)電壓u-定時(shí)，增大ke相當(dāng)于減小eo，使電動(dòng)機(jī)欠勵(lì)。同理，電動(dòng)機(jī)過于欠勵(lì)也不能明顯增加pt反而使負(fù)載電流增大，功率因數(shù)降低，因此設(shè)計(jì)時(shí)ke值實(shí)際上不能大于1.5。
如以額定輸出功率、代替電磁功率pe，并考慮到電樞繞組的電阻、反應(yīng)轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)機(jī)損耗的影響，引進(jìn)系數(shù)kr，得永磁體體積為：
磁體厚度h的決定，要考慮的是產(chǎn)生空載電勢(shì)eo所需的激磁磁勢(shì)以及起動(dòng)過程中出現(xiàn)的“反接狀態(tài)”所產(chǎn)生的電樞反應(yīng)去磁作用。式中a為氣隙．對(duì)于小容量電動(dòng)機(jī)，初設(shè)計(jì)時(shí)可取卡特系數(shù)ka=l. 4—1.5，空載飽和系數(shù)得。
每塊永磁體的寬度：
磁體的軸向長(zhǎng)度：
通過計(jì)算機(jī)輔助電磁設(shè)計(jì)，最后確定的釹鐵硼磁體優(yōu)化尺寸為7.8mm×28. 5mm×170mm。按比重7.4計(jì)，每臺(tái)永磁體重量為1. 119kg。
1．2永磁體的布置與安裝
永磁體的布置采用軸向分段的切向式結(jié)構(gòu)。經(jīng)驗(yàn)證明，永磁體和鐵軛之間的側(cè)面間隙應(yīng)盡可能小，一般不超過0. 07mm。否則將形成“第二氣隙”，削減磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度，故采用微帶錐度的梯形槽取代原設(shè)計(jì)的矩形槽是可取的。磁鋼的尺寸也以同一錐度作相應(yīng)改變，但應(yīng)略大于槽高，其超出部分從槽楔板的加工公差中找平。這樣不僅有利于磁體的裝嵌，而且可消除因加工誤差或運(yùn)行中的離心力導(dǎo)致的間隙，確保磁鋼放入槽中的正確位置。
由于轉(zhuǎn)子鐵心較長(zhǎng)．并專慮到永磁體的加工及充磁線圈的尺寸，故決定將磁鋼在軸向分成4段，裝放磁體時(shí)，因磁吸力很大．務(wù)必小心．可利用厚度約lmm的銅板作導(dǎo)向，謹(jǐn)防強(qiáng)磁造成沖擊傷手。裝放前磁鋼正反面應(yīng)標(biāo)示n(s>極性．避免裝反。先將第1塊靠緊一端．檢查磁鋼大頭與槽楔底面是否平齊，側(cè)向配合是否緊密。然后再嵌第2塊．因礅睦強(qiáng)不易嵌入，放第2塊時(shí)可用一弧形軟鐵將第1塊磁鋼短路．依此類推，可將第3塊、第4塊全部裝好。
1.3轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)與加工工藝
轉(zhuǎn)子磁鋼采用ndfeb稀土永磁，按切向磁力線方向布置于磁鋼槽中。鐵心沖片采用dr510-50硅鋼板．軸向鉚接緊固。為防止磁鋼槽底部漏磁及與軸形成短路，在鐵心與軸之間設(shè)一隔磁套，平面結(jié)構(gòu)如圖1所示。轉(zhuǎn)子鐵心與隔磁套，隔磁套與轉(zhuǎn)軸之間的配合均采用熱套工藝，鋼與銅的配合公差一般選取0.1 0mm。
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