近些年永磁同步電動機得到較快發展，其特點是功率因數高、效率高，在許多場合開始逐步取代最常用的交流異步電機，其中異步起動永磁同步電動機的性能優越，是一種很有前途的節能電機，我們一起了解一下永磁同步電動機的原理與結構。

永磁同步電動機

永磁同步電動機的定子

永磁同步電動機的定子結構與工作原理與交流異步電動機一樣，多為4極形式，本課件電機定子鐵芯有24個槽，圖1是安裝在機座內的定子鐵芯。

圖1—定子鐵芯與機座

電機繞組按3相4極布置，采用單層鏈式繞組，通電產生4極旋轉磁場。圖2是有線圈繞組的定子示意圖。

圖2--同步電動機定子繞組

永磁同步電動機的轉子

永磁同步電動機與普通異步電動機的不同是轉子結構，轉子上安裝有永磁體磁極，永磁體在轉子中的布置位置有多種，下面介紹幾種主要形式。

永磁體轉子鐵芯仍需用硅鋼片疊成，因為永磁同步電動機基本都采用逆變器電源驅動，即使產生正弦波的變頻器輸出都含有高頻諧波，若用整體鋼材會產生渦流損耗。

第一種形式：圖3左圖就是一個安裝有永磁體磁極的轉子，永磁體磁極安裝在轉子鐵芯圓周表面上，稱為表面凸出式永磁轉子。磁極的極性與磁通走向見圖3右圖，這是一個4極轉子。

圖3--表面凸出式永磁轉子

根據磁阻最小原理，也就是磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，利用磁引力拉動轉子旋轉，于是永磁轉子就會跟隨定子產生的旋轉磁場同步旋轉。

第二種形式：圖4左圖是另一種安裝有永磁體磁極的轉子，永磁體磁極嵌裝在轉子鐵芯表面，稱為表面嵌入式永磁轉子。磁極的極性與磁通走向見圖4右圖，這也是一個4極轉子。

圖4--表面嵌入式永磁轉子

第三種形式：在較大的電機用得較多是在轉子內部嵌入永磁體，稱為內埋式永磁轉子（或稱為內置式永磁轉子或內嵌式永磁轉子），永磁體嵌裝在轉子鐵芯內部，鐵芯內開有安裝永磁體的槽，永磁體的布置主要方式見圖5。在每一種形式中又有采用多層永磁體進行組合的方式。

圖5--內埋式永磁轉子的形式

下面就徑向式布置的轉子為例做介紹。圖6是轉子鐵芯，為防止永磁體磁通短路，在轉子鐵芯還開有隔磁空槽，槽內也可填充隔磁材料。

圖6--內埋式永磁轉子鐵芯

把永磁體插入轉子鐵芯的安裝槽內，見圖7左圖。磁極的極性與磁通走向見圖7右圖，可看出隔磁空槽減小漏磁的作用。這是一個4極轉子。

圖7--內埋式永磁轉子磁通

永磁同步電動機

在安裝好永磁體的轉子鐵芯插入轉軸，并在轉子鐵芯兩側安裝好散熱風扇，見圖8。

圖8--內埋式永磁轉子

把轉子插入定子內，安裝好端蓋，組裝成整機，見圖9。

圖9--永磁同步電動機剖視圖

永磁同步電動機不能直接通三相交流的起動，因轉子慣量大，磁場旋轉太快，靜止的轉子根本無法跟隨磁場啟動旋轉。永磁同步電動機的電源采用變頻調速器提供，啟動時變頻器輸出頻率從0開始連續上升到工作頻率，電機轉速則跟隨變頻器輸出頻率同步上升，改變變頻器輸出頻率即可改變電機轉速，是一種很好的變頻調速電動機。

異步起動永磁同步電動機

采用變頻調速器大大增加了電機成本，在不需要調速的場合直接用三相交流電供電的方法是在永磁轉子上加裝籠型繞組。有籠型繞組的永磁轉子在接通電源旋轉磁場一建立，就會在籠型繞組感生電流，轉子就會像交流異步電動機一樣起動旋轉，當轉速接近旋轉磁場時就會跟上同步旋轉。這就是異步起動永磁同步電動機，是近些年開始普及的節能電機。

為了安裝籠型繞組，在轉子鐵芯疊片圓周上沖有許多安裝導電條的槽（孔），槽的形狀可為方形、圓形或類似普通轉子的嵌線槽，見圖10。

圖10--籠型繞組永磁轉子鐵芯

在轉子鐵芯內部嵌裝永磁體，永磁體安裝方式為切向式，當然也可以采用其他形式安裝。圖11左圖是切向安裝永磁體的籠型繞組轉子，這也是一個4極轉子，為了防止永磁體的磁通通過轉軸短路，在轉軸與轉子鐵芯間加裝有隔磁材料，轉子的磁通走向見圖12右圖。

圖11--籠型繞組的永磁轉子磁通

焊接式籠型轉子在轉子每個槽內插入銅條，銅條與轉子鐵芯兩端的銅端環焊接形成籠型轉子。鑄鋁式籠型轉子與普通交流異步電動機一樣采用鑄鋁方式制作，將熔化的鋁液直接注入轉子槽內，并同時鑄出端環與風扇葉片，在端環上要留插入永磁體的缺口，鑄鋁式籠型轉子是廉價的做法，圖12是一個鑄鋁式籠型轉子。

圖12--籠型繞組永磁轉子

把轉子與定子、機座等部件進行組裝，組裝成的整機剖視圖見圖13。

圖13--異步起動永磁同步電動機剖視圖

異步起動永磁同步電動機可以直接接通三相交流電源使用，方便又節能。

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