2／8极双速内转子式磁滞同步电动机设计特点

    张亚琳(南京微分电机厂210009

1  引  言

    磁滞同步电动机结构简单，能自行起动，并具有转速恒定、起动电流小和几乎无噪声等优点。双速磁滞电动机除了具有上述优点外，在变极恒定调速中还有调速费用低、工作可靠等特点，因而被广泛应用。

    由于磁滞同步电动机转子有效层相对厚度与极对数成反比，或者说转子磁通密度与极对数成反比，故双速磁滞同步电动机的两种转速倍数一般不超过2倍。即2／4极、4／8极、4／6极。因此，磁滞同步电动机变速范围较小。

    为了使磁滞同步电动机性能更加完善，我厂于1994年10月开始研制了转速倍数为4倍的2／8极双速内转子式磁滞同步电动机(亦称2／8极磁滞电动机)，取得了令人满意的结果。

    本文结合研制实例，介绍2／8极磁滞电动机的设计特点。

2转子有效层相对厚度β的选择

  所试制的2／8极磁滞同步电动机的转子采用的是非磁性衬套内转子，如附图所示。

  磁钢有效层相对厚度：

   β=r1/r2

  β值的大小取决于磁钢的厚度，是2／8极磁滞同步电动机的关键。

  为选择一个较佳的β值，可从以下三个方面考虑。

2．1平均椭圆系数kcp≤o.2

    引入一个系数——椭圆系数k，其含义是，转子磁钢在反复磁化过程中，当磁场移过两个极距时，转子r层上每一点的磁通密度变化一个周期，即从最小值到****值，所以在转子每一层上磁场的椭圆度用椭圆系数k描述。

    椭圆系数k与转子层的位置关系极大，如附图所示，在靠近定子的转子表面上r=r2，椭圆系数k获得****值，即为圆形，在r=r1上，椭圆系数k最小，等于零。

    转子中磁通密度沿深度的分布很不均匀，磁场分布的不均匀性随转子有效层相对厚度的增加和极对数的增加而增大，平均椭圆系数可用下式计算：

式中p——极对数

当k_cp≤0．2时磁滞同步电动机可满足于同步要求。

利用式(1)，从k_cp≤o．2的条件出发，可导出下式：

将2／8极磁滞电动机的极对数分别代入式(2)，可求得：

    当p=1时，β≥0．67

    当p=4时，β≥0．905

因此，在设计时，可以初步设定β值为0．905，均能满足两个极数时的要求。

2．2  β值应使气隙磁密b_r和转子磁密b_r相协调

在其他条件相同的情况下，转子有效层的相对厚度取决于转子磁通密度b_r，在气隙磁密岛给定时，可通过改变β值而得到任何需要的转子磁密度b_r，在调整β值时，应注意使b_δ和b_r值在两种极对数时相协调。

    转子有效层还与极对数p成反比，极对数p越小，转子磁密b_r越大。

    在给定b_δ和b_r．的情况下，已知极对数p，转子相对厚度β也可由下式求得：

式中   σ——漏磁系数，一般为1．05～1．15利用式(3)，在设计中，取b_δ值为：

当p为4时：b_δ=o．353t，此时用计算机求得的b_r值为o．529t。

改变单绕组的接线方法，使p为1时，b_δ=o．19t，此时由计算机求得的br值为1．1573t。

    取σ为1．08。

    将以上b_δ、b_r、σ代入式(3)求得：

    当p为一对极时：β=0．845

    当p为4对极时：β=0．845

    由式(3)求得的β值与由式(2)求得的β值基本吻合，并且2／8极磁钢厚度可以一样。

2．3工艺制造与通用化程度

由求得的β值可知，若要满足所有条件时，β值应该取0．905，但是，从制造工艺上考虑，β值为0．905时，转子磁钢的壁厚仅有1．2mm，加工难度大，考虑到我厂现有的磁钢，有β值为0．848的，与理论计算的结