【摘 要】
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自起动永磁同步电机（line-start permanent magnet synchronous motor,LSPMSM）具有高效率、高功率因数、高转矩密度等优点,但该类电机起动电流大、起动转矩小、永磁体易退磁等不足严重制约着它在重载起动等领域的工业化应用。本文提出一种奇/偶互补磁场理论,依据奇/偶对极磁场中每相转子绕组的各支路感应电势相位,对转子绕组进行串并联组合,使转子在奇/偶对极磁场中感
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自起动永磁同步电机（line-start permanent magnet synchronous motor,LSPMSM）具有高效率、高功率因数、高转矩密度等优点,但该类电机起动电流大、起动转矩小、永磁体易退磁等不足严重制约着它在重载起动等领域的工业化应用。本文提出一种奇/偶互补磁场理论,依据奇/偶对极磁场中每相转子绕组的各支路感应电势相位,对转子绕组进行串并联组合,使转子在奇/偶对极磁场中感应电流具有不同的流通路径,进而起动时转子绕组等效匝数降低,使得转子绕组电阻折算值增大、电抗折算值不变,进而在起动初期缩小电机冲击电流的同时增大起动转矩,达到提高样机起动性能目标。本文阐述了新型电机在“互补磁场”状态和常规状态时电机的工作原理,计算了新型电机的重点参数,并通过模型仿真和样机实验验证了所提出理论的优越性。主要包括以下几个部分。首先,通过对奇/偶互补磁场理论与同位线圈工作原理的分析,介绍定转子绕组的结构和磁动势产生原理,阐述了奇/偶互补磁场理论和新型电机的起动过程,设计定子槽号的具体实例,并总结出各极对数谐波含量的特点。其次,从电机运行基础的电磁关系出发,计算了两种状态下电机的各项参数,分析了等效电路和转矩-转差率曲线。之后,建立了二维瞬态有限元模型,分析了堵转时转矩与电流、空载起动气隙磁密、发电机制动转矩及永磁体退磁规律,并分别研究了样机在空载、重载起动条件下的切换过程。最后,研制了一台新型样机,搭建了样机实验平台对其进行测试,验证了所述理论的正确性。结果表明,奇/偶互补磁场理论既提高了样机起动转矩、减小了起动电流,进而削弱起动电流对永磁体的冲击,又保证了电机稳态运行性能与同机座号常规永磁电机相同;若轻载时在牵入同步速度附近切换运行状态,重载时在0.6倍额定转速前切换运行状态,新型电机便能够兼顾高起动性能与高稳态性能,具有显著的应用价值。
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