高效节能稀土永磁同步电动机的研究
窦满锋 刘卫国 李钟明(西北工业大学西安710072)
l引 言
西北工业大学稀土永磁电机研究所研制成国内第一台800w高效节能纺织电机（该项目获1993年全国发明二等奖）后，承担了国家“八五”攻关项目“稀土永磁高效节能纺织电机”，本项目系其中的一个主要子项目，1993年8月在山西省通过省级鉴定，鉴定结论认“填补了山西省空白，居国内****水平”，现已由山西省晋中电机厂投入批量生产。
2主要技术指标
(1)额定电压
(2)额定功率
(3)额定转速
(4)额定效率
(5)额定功率因数
(6)起动转矩倍数
(7)牵入转矩倍数
(8)过载能力1
(9)起动电流倍数
3方案选择
3.1稀土材料
选用nnf-30h，性能指标：
国家“八五”重点攻关项目
温度系数abd/bd<百分之4
居里温度320℃
工作温度120℃
3.2结构方案
3.2.1定子结构
采用标准三相异步电机fx132s-6定子结构，仅对绕组型式作适当调整。
3.2.2转子结构设计
稀土永磁同步电动机设计主要是转子结构的设计，转子结构设计的关键是转子坤片的设计，转子冲片设计的核心问题有：磁路结构（包括主磁路和漏磁回路）的确定；磁钢用量的合理选择；转子鼠笼槽数和槽形设计；转子冲片的整体性和加工工艺的简单性。从这四个角度出发，设计出fty132s-6的转子冲片结构如图1所示。整个转子采用铸铝结构，每台电机磁钢用量0. 87kg。
4电机设计
4.1运行状态的确定
稀土永磁同步电机励磁恒定，运行状态是设计的前提和基础，兼顾高力能指标和低成本两个因素，fty132s -6运行状态设计在欠励去磁作用状态下，其电势向量图和转矩一功角曲线图如图2a、b所示。
a．功角在40度～55度范围内变化时，负载变化范围很大，而功率因数变化很小，保证电机在大负载范围内保持高力能指标。
b．电机****功角大于110度，过载能力强。
c．励磁为欠励，磁钢用量减小。
4.2电机设计
fty132s-6稀土永磁同步电动机的设计由电磁设计、场的有限元分析及场路结合的cad设计三部分组成。
电磁设计按永磁电机设计方法进行，考虑ndfeb的特点，根据经验调整传统电机设计的一些经验参数，作出部分有理论依据的修正。
场的有限元分析，其目的是为了得到电路各部分的准确场量以及气隙磁场的分布。该方法也是对电磁设计结果的检验和校核。
场路结构的cad设计利用计算机设计的准确性、快速性的特点，把路的设计与场的分析相结合（磁场参数用场分析得到，电参数用路的计算得到）并以高力能指标与低成本为目标进行的路结合的优化设计。
5美键技术
受永磁体“发电制动转矩”和凸极效应转矩的影响，稀土永磁同步电动机的主要问题是起动，fty132s-6采用以下方法改善起动性能：
(1)增大起动转矩
同步运行时，转子导条中无基波电流，增大转子电阻可以增加起动转矩，但不影响效率。
(2)削弱凸极效应
设计合理磁路结构，降低比值，可以有效地降低凸极效应。
(3)利用鼠笼导条的阻尼作用削弱振荡转矩
同步速附近，各种转矩相互作用容易引起转矩转速振荡，合理选择定转子槽配合不仅可以增加起动转矩，也可以增加牵入转矩，削弱振荡转矩。
(4)计及挤流效应、饱和效应、凸极效应及“发电制动转矩”，仿真稀土永磁同步电动机的起动过程。
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