陈隆昌  王正茂  (西安交通大学710049)

    【摘  要】介绍几种常用的转子结构型式及其特点，导出了各自的直轴和交轴电抗折算系数的计算式，并用数字实例作了比较，指出分段凸极式转子结构是磁阻同步电动饥较理想的结构型式。

    【叙  词】磁阻电动机同步电动机电抗折算系数计算

    磁阻同步电动机又称为同步反应式电动机，其特点是转子不需要激磁，利用直轴和交轴气隙磁阻不等而产生同步转矩，这类电机结构简单、运行可靠、成本低，在需要恒速传动的小功率驱动装置中，得到广泛的应用。

    一般认为磁阻同步电动机的功率因数低、效率低，电机的力能指标远不如异步电动机。但是研究表明，经过改进后的转子结构（分段凸极性结构），其性能可以大大提高，无论是运行性能还是起动性能，都可达到相应的异步电动机性能，这就为取代结构较复杂、成本较高的永磁式或磁滞同步电动机创造了条件。

    由同步电动机瑚论可知，对磁阻同步电机性能起着主要作用c内系数是直轴和交轴电抗折算系数k和kq，当这两个系数确定后，然后进一步可以计算同步转矩及电机的其它各种性能。由于礅阻同步电机是依靠直轴和交轴磁阻不等而工作的，为了提高电机的性能，应合理地设计转子，尽可能使系数kd与kq的差值增大。因此如何方便地确定系数kd与kq值．对于优化这种电机的结构和性能也具有重要价值。本文分别介绍磁阻同步电动机几种常用的转子结构及其系数ka与k。的计算方法。

    磁阻同步电动机的定子与一般同步或异步电机相同，在定子铁心槽中安放电枢绕组，通电后就产生旋转磁场。转予结构型式有很多种，但不管何种型式，为了产生转矩，转子直轴和交轴磁阻必须不同，图1表示一台4极电机常见的三种转子结构型式。

   

    图la所示的结构称为凸极鼠笼转子，这种转子与一般异步电机鼠笼转子的差别仅在于具有与定子极数相等的凸极，以形成直轴与交轴磁阻不等。改变转子极弧长，可以改变系数kd与kq值。研究表明，它与极距之比，即极弧系数a的****值约等于0.5[1]。转子中的鼠笼用铜或铝制成，它既可作为阻尼绕组，削弱电机的震荡，又可作为起动绕组，使电机异步起动，然后牵入同步。为了提高起动性能，应尽可能保持鼠笼绕组的完整性，因而极弧系数a不应选取太小。这种结构可保持转子铁心整体，工艺较简单。

    图lb的转子结构称为分段隐极式结构，它是将一般鼠笼转子铁心沿着交轴磁路方向分成与极数相等的段，段间留有一定宽度的间隙，称为内反应槽，轴与铁心间通过非磁性套筒隔磁。由于内反应槽存在，使交轴磁通受到很大阻碍，而对直轴磁通却影响不大，这就使直轴与交轴磁阻的差值增大，电机的运行性能得到提高。从工艺上考虑，转子铁心先是整体，内反应槽处的外圆留有很薄的磁桥，当转子外圆作磨削加工时，再将该磁桥磨去。内反应槽中可灌注非磁性材料铝（可提高起动性能）或环氧，使铁心形成整体。可见，这

种转子工艺简单，较完整地保持了鼠笼转子完整性，因而可兼顾得到较好的起动与同步运行性能。研究表明，内反应槽槽口宽与极距之比a可在0.1--0.15范围内选取。

    图lc所示的转子结构是前两种结构的综合，称为分段凸极式结构。宦既有内反应槽，在各段中又设有凹槽形成凸极，这样可更大程度地增大直轴与交轴磁阻的差值，使运行性能得到很大的提高。为了兼顾起动和运行性能，转子极弧系数口可以加大到0.7～0. 75，内反应槽槽口宽与极距之比az仍可以在0. 1～0. 15范围内选取。凹槽和内反应槽中可采用铸铝，以提高起动性能，这种结构工艺上较前两种复杂一些。

    对于图1中的三种结构，实际上可将其最后一种，即图lc作为基本结构型式。为了清楚起见，改用一台2极电机来表示该结构转子的磁路及一些主要几何尺寸的符号，如图2所示。可见、，前两种结构只是它的一种推演，如令气隙g1=g，即比值cg =g/g1=1，则图lc就变成图lb如令内反应槽槽口宽bz=0，就变成图la，所以着重分析图lc这种结构的磁路特点，从而导出三种结构的系数kd和kq的计算式。