内容发布更新时间 : 2024/11/14 18:19:47星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

`2mpU2R2/s Tc?`22`22?f[(R1?c1R2/s)?(X1?c1X2)可以得到初始起动转矩主要由起动时定、转子漏抗和转子电阻决定。要提高初始起动转矩，一是要减小定转子漏抗，可通过减少定子绕组匝数和定、转子漏磁导来实现；二是增大转子电阻，在转子槽形设计中，应适当缩小槽面积并尽可能采用深槽以利用挤流效应，同时，在端环设计中应适当减小端环面积。在上述措施中，减少定子绕组匝数对提高初始起动转矩效果最佳，但匝数的减少需兼顾电动机的功率因数和效率指标，应保证电动机具有一定的空载发电电动势E0永磁同步电机与普通异步电机的主要区别在转子结构上。永磁同步电机转子上既有转子槽又有永磁体槽，在有限的转子区域中存在转子槽与永磁体槽“竞争”空间的问题，因此应设计合理的转子结构，在为永磁体留出足够的安放空间的情况下尽量采用深槽。转子电阻的增大应兼顾电动机的牵入性能。在转子永磁体摆放空间允许的前提下，转子槽形应采用深槽，利用挤流效应增大转子起动电阻。

永磁发电制动转矩Tg是影响最小转矩的一个非常重要的因素。定子电阻R1对Tg的最大值Tgm没有影响，它只影响Tg达最大值时的转差率sgm。R1越大，则sgm越小，即Tg达最大值时的转速越高，此时由于异步平均转矩在低速区随转速增加而稍微增大，因此电动机的最小转矩值相对高一些。

空载发电电动势E0、电抗参数Xd、Xq及其比值Xq /Xd是影响Tgm

的主要因素。由于Xd、Xq与每极每相串联匝数平方成正比，E0与每极每相串联匝数成正比，因此改变匝数并不影响Tgm的大小（但影响初始起动转矩）。E0对Tgm的影响由产生E0的磁场强弱即每极磁通大小决定。磁场越强，磁通越大，Tgm越大，电动机的最小转矩越小；反之，磁场越弱，则最小转矩越大。电抗参数Xd、Xq及其比值Xq /Xd对Tgm的影响主要由交、直轴磁路的磁阻分布状况决定。随着Xq /Xd的增加，Kgmd、Kgmq均增加，但Kgmd增加的幅度较小（呈斜率较小的线性增加）， Kgmq增加的幅度则较大。当Xd增加时，一般Xq /Xd会有所减小，使Tgm减小；同样，减小Xq，Tgm亦将减小。

因此，为了提高电动机的最小转矩，从减小发电制动转矩角度考虑，一方面不应使气隙磁场过强，另一方面应设法适当增加直轴电抗Xd，减小交轴电抗Xq 。

综合上述分析，提高永磁同步电动机的最小转矩可从以下4个方面着手：

★在保证一定的空载发电电动势E0的前提下，尽量减少定子绕组匝数；

★转子槽形和端环设计中应适当增大转子电阻，在永磁体摆放空间允许时采用深槽；

★气隙磁场不宜过强，但应与匝数配合保证一定的空载发电电动势E0；

★应设法适当增加直轴电抗Xd，减小交轴电抗Xq ，但应兼顾电机牵入性能。

3、 永磁同步电动机提高牵入转矩倍数的关键技术研究

1）牵入转矩的机理

一般来说，永磁同步电动机稳态运行时负载转矩并不是很大，但负载的转动惯量却相当大，这就要求电动机在带有规定转动惯量的负载时具有足够的整步能力。因此，理清整步的机理和准确计算电动机整步能力对这类电动机的设计与运行极为重要。

牵入同步过程中，转子能量的增加应等于该过程中转矩所作的功。若负载转矩较大，电动机负载转矩曲线与电磁转矩曲线的交点所对应的转速离同步转速较远，即牵入同步过程开始时的转差率比较大，意味着需要更多的能量以加速该负载到同步转速；同样，系统转动惯量越大，则电动机加速所需的电磁转矩越大，相应地牵入同步所需的能量也越大，电动机越难牵入同步。

电动机从接近同步转速开始到牵入同步过程中，如果电磁转矩足够大，则使电动机升速到超过同步转速，然后又减速，使转子围绕同步转速振荡。由于稳态同步转矩的作用，使振荡衰减，转子逐渐牵入同步。这反映在转矩?转速轨迹上（见图30）为一系列顺时针方向旋转的近似椭圆的曲线，电动机转差率在接近零的最小值和最大值之间变动。

牵入同步的最后过程还可用图31所示的永磁同步电动机矩角特性曲线来分析。开始时，电动机工作于电磁转矩曲线与负载转矩曲线的交点A?点，对应的转矩角为?1?。A?点为非稳定工作点，如果有一个减少?角的扰动，便会导致电动机加速，最后稳定运行在稳定工作点A点，如图31中虚线所示；如果有一个增加?角的扰动，由于Tem

1?瞬态转矩 2 ?负载转矩

图30.永磁同步电动机的负载转矩?转速轨迹 图31.永磁同步电动

机的矩角特性

2）影响永磁同步电动机牵入同步能力因素的分析

影响电机牵入同步能力的因素很多，从能量守恒的角度看，这些因素最终要通过两种途径影响电机的牵入能力：一是合成转矩在牵入过程中所作的功，二是转子牵入过程中所需的动能的变化。它包含以下方面：

★空载漏磁系数对牵入性能的影响——当漏磁系数减少时，电机的牵入能力得到了提高。因此，采取合理的隔磁措施减小漏磁系数使提高永磁电机牵入能力的重要途径之一；

★凸极率对永磁同步电动机牵入同步能力的影响——永磁同步电动机的凸极率是指电机的交轴电抗与直轴电抗之比，凸极率的增大可使电机所能牵入同步的临界转动惯量明显地增大，从而有利于电机牵入同步能力的提高。

★转子电阻对牵入性能的影响——异步起动永磁同步电动机的起动过程可分为异步起动和牵入同步两个过程。从提高永磁同步电动机的牵入性能考虑，电机转子电阻值应该设计的小一些，特别是在负载转动惯量较大时。

★永磁体尺寸对永磁同步电动机牵入同步能力的影响——永磁同步电动机中永磁体的尺寸包括永磁体提供的磁通的面积、永磁体充磁方向长度和永磁体轴向长度。计算表明，永磁体提供磁通的面积过大和过小都不利于牵入同步能力的提高。因此，存在着一个使得电机牵入同步能力可达到的最大值的永磁体面积最佳值。

★绕组匝数对于牵入性能的影响——从提高电机牵入性能的角度讲，减少绕组匝数是最方便、最快捷、最有效的途径，而且，减少绕组匝数也使得电机的是不转矩倍数和堵转转矩倍数增大，但是，这势必也将导致电机功率因数的减少和电机堵转电流的增大。因此，必