2。1。2 转子磁路结构

图 2-1 横截面示意图

1-定子 2-永磁体 3-转轴 4-转子铁心

电机的性能与适用场合随内部转子结构不同而大有不同。永磁体放置的部位不 同，使转子磁路有以下三种结构，其中一种是爪极式，这种结构下的电机性能比较低， 在此不做讨论。

(1) 表面式 此结构永磁体提供径向磁通，又分两种形式，凸出式和插入式，如图 2-2。表面式转子结构的电机造价低、加工容易。但不适用于异步起动电机，没有异步启动能力

(2) 内置式

(a) 凸出式 (b) 插入式

图 2-2 表面式转子磁路结构

此结构永磁体位于转子内部，这种结构使电机具有良好的性能。内置式结构的三 种形式是依据磁化方向确定的。

① 径向式 径向式的优点是其漏磁系数是比较小的，所以不需要额外加隔磁措施。图 2-3 中

(a)为径向式的一种，是十分常见的一种结构。

(a) 径向式 (b) 切向式 (c) 混合式

②  切向式

图 2-3 内置式转子磁路结构

此结构的优点是每极磁通较大、磁阻转矩利用程度好、功率密度高、运行范围广。 缺点是需加隔磁方法，且加工复杂造价高。图 2-3 (b)为一种切向式结构。

③  混合式

这种结构加工复杂造价高。需加隔磁方案，机械强度不高。图 2-3 (c)为一种混合 式转子结构[16]。

2。2   起动方法及工作原理

2。2。1 永磁同步电动的起动方法 从静止加速到额定转速，这个过程即为启动。此类型电机起动方法有如下几种： (1) 变频起动方法 使用变频电源向电动机供电，电源的频率从非常低的值逐渐升高到同步电动机的

额定频率。通过逐渐变化的频率使转子与定子磁场保持同步的状态，使产生的平均电 磁转矩带动转子转动。

(2) 辅助动力起动方法 这种起动方法要借助其他的辅助设备，比如利用小型的直流电动机，首先通过它

把电动机的转速拖到接近同步转速，然后再通过其他的方法使转速达到额定转速，比 如借助整步或自同步方法，从而完成起动过程。

(3) 异步起动方法 转子上可添加阻尼绕组，从而可以利用异步电机的起动方法来实现起动。

2。2。2 永磁同步电机的工作原理

其原理与电励磁同步电机的工作原理相同。普通电励磁同步电动机有一个励磁绕 组是位于转子上的，通电流就会产生固定磁场；有一个是位于定子上的三相绕组（也 可为多相），当通以交流电流时会产生一个以一定速度旋转的磁场，同步电动机就是 通过这两个磁场间的相互作用运行的。永磁同步电机用永磁体励磁代替电励磁，来产 生磁场，提高了运行的可靠性。

2。3 永磁同步电机的设计方法

初始设计的过程包括确定电机电磁相关参数及电机结构尺寸参数。目前的设计及 分析方法有很多，但均有其优缺点。有时情形复杂，需要几种方法综合使用，来达到 设计目的。应用合适的设计方法，比如场路结合的方式，来确定各需要求得的参数， 初步做好电机的结构设计，通过分析验证，做进一步的优化设计。

一般具体设计流程如图 2-4：

2。4 电磁场基本理论

图 2-4 电机设计一般流程

研究电机的内部结构，首先要对电路及电磁场理论有一定了解。电机处于工作状 态时有电磁能量的转换，其性能也随电磁场分布的不同而大不相同，所以对电机内部 的电磁场进行研究具有很重要的意义。