同步電機(jī)之關(guān)于永磁同步發(fā)電機(jī)

    永磁同步發(fā)電機(jī)（Permanent Magnet Sychronous Generator）由于省去了勵(lì)磁繞組、集電環(huán)和電刷，使這種發(fā)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、維護(hù)方便、體積小、效率高、功率重量比大的特點(diǎn)，因而這種發(fā)電機(jī)獲得廣泛的應(yīng)用。但是由于永磁材料離散性大、溫度系數(shù)大以及發(fā)電機(jī)制成后磁場(chǎng)無(wú)法調(diào)節(jié)而使電壓調(diào)節(jié)率無(wú)法控制，給設(shè)計(jì)與使用帶來(lái)一些新問(wèn)題。

7 . 1永磁同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

小功率永磁同步發(fā)電機(jī)定子與普通電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)定子基本相同，而轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速差別很大而有不同結(jié)構(gòu)，但常用的有下面三種典型結(jié)構(gòu)。

7 . 1 . 1切向式磁體結(jié)構(gòu)

切向式磁體結(jié)構(gòu)如圖7一1所示，永磁體磁化方向與氣隙磁通軸向方向垂直，永磁體同極方向相對(duì)放置，因而每極由兩個(gè)永磁體截面提供磁通，這樣可提高每極磁感應(yīng)強(qiáng)度。在多極發(fā)電機(jī)中，這個(gè)特點(diǎn)尤為突出，所以這種結(jié)構(gòu)特別適合于多極發(fā)電機(jī)中。在這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子中，永磁體的固定有兩種方式：一種是套環(huán)式固定；另一種是槽楔式固定。

l）套環(huán)式固定：就是在轉(zhuǎn)子外圓加套一個(gè)非磁性的套環(huán)，實(shí)際上此套環(huán)是使用高強(qiáng)度金屬材料制成的薄壁圓環(huán)，以過(guò)盈的配合固定在轉(zhuǎn)子表面上，由于這種結(jié)構(gòu)使得轉(zhuǎn)子的各組合件能牢固地固定在一起。從而使圖得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)仍能牢固地固定在一起。因而這種固定方式可以應(yīng)用于高速發(fā)電機(jī)中，此套環(huán)在轉(zhuǎn)子中起阻尼繞組作用，可以抑制轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)波動(dòng)，降低諧波對(duì)電參數(shù)的影響。在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子之間如存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在套環(huán)中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流不同于阻尼繞組或籠型繞組中的感應(yīng)電流，除具有Z軸分量外，還具有X 、 Y軸分量，具有明顯的三維特征。

2）槽楔式固定：就是把永磁體之間的軟鐵用螺釘固定在不導(dǎo)磁的磁套上，永磁體轉(zhuǎn)子表面位置放上槽楔，顯然這種固定方式工藝簡(jiǎn)單，不適于高速運(yùn)行的發(fā)電機(jī)。有時(shí)轉(zhuǎn)子外表面也不用槽楔，而在永磁體兩端用無(wú)緯帶綁扎。永磁體與轉(zhuǎn)軸之間應(yīng)有一隔磁套或采用非磁性軸。

7 . 1 . 2徑向式磁體結(jié)構(gòu)

這種轉(zhuǎn)子磁化方向?yàn)檠剞D(zhuǎn)子徑向方向磁化，在一對(duì)極磁路中有兩個(gè)永磁體提供磁動(dòng)勢(shì)，只有一個(gè)永磁體截面提供每極磁通，所以氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度較低。徑向式磁體結(jié)構(gòu)中永磁體形狀有環(huán)形、星形、瓦片形及矩形四種形式。l）環(huán)形永磁體（見(jiàn)圖7一2）結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、制造工藝方便，可以直接澆鑄或粘接到轉(zhuǎn)軸上，機(jī)械強(qiáng)度高，可以作成高速發(fā)電機(jī)，但永磁體利用率低。

2）星形永磁體（見(jiàn)圖7一3）為提高永磁體利用率，極間可用鋁合金澆鑄。這種結(jié)構(gòu)既改善了發(fā)電機(jī)的瞬態(tài)性能，又提高了永磁材料的抗去磁能力，但目前存在極間漏磁較大，因而造成發(fā)電機(jī)容量受到限制。

3）瓦片形及矩形永磁體近年來(lái)由于高磁感應(yīng)強(qiáng)度與高矯頑力永磁體的出現(xiàn)，使得永磁體在磁化方向上不斷縮小，在徑向充磁同步發(fā)電機(jī)中，磁體可以采用片形、瓦片形及矩形永磁體，如圖7一4和圖7一5所示，這時(shí)不但加工費(fèi)用低，而且磁化容易，使永磁材料成本降低。調(diào)節(jié)瓦片形永磁體寬度、永磁體極靴形狀及寬度還可調(diào)節(jié)極弧系數(shù)，也改善了氣隙磁場(chǎng)波形。瓦片形及矩形永磁體與轉(zhuǎn)軸之間常用非導(dǎo)磁材料或非磁性軸連接。