永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)

永磁同步電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子和端蓋等部件構(gòu)成，定子由疊片疊壓而成以減少電動機(jī)運(yùn)行時產(chǎn)生的鐵耗，其中裝有三相交流繞組，稱作電樞。轉(zhuǎn)子可以制成實(shí)心的形式，也可以由疊片壓制而成，其上裝有永磁體材料。根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子上永磁材料所處位置的不同，永磁同步電機(jī)可以分為突出式與內(nèi)置式兩種結(jié)構(gòu)形式，圖1給出相應(yīng)的示意圖。突出式轉(zhuǎn)子的磁路結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，但由于其表面無法安裝啟動繞組，不能實(shí)現(xiàn)異步起動。

定子：定子是由鐵心、線圈和機(jī)殼組成的。鐵心是電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件之一，通常采用硅鋼片制成，用于集中定子繞組和固定轉(zhuǎn)子。線圈是由導(dǎo)線繞成的繞組，被固定在定子鐵心上，通常被分為若干個相。機(jī)殼是永磁同步電機(jī)的外殼，通常由鑄鐵、鋁合金等材料制成，用于保護(hù)電機(jī)內(nèi)部部件。

轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子是永磁同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件，通常由永磁體和軸承組成。永磁體是由稀土永磁材料制成的磁鐵，固定在轉(zhuǎn)子上，用于產(chǎn)生磁場。軸承是支撐轉(zhuǎn)子的部件，通常分為滾動軸承和滑動軸承兩種類型。

內(nèi)置式轉(zhuǎn)子的磁路結(jié)構(gòu)主要有徑向式、切向式和混合式3種，它們之間的區(qū)別主要在于永磁體磁化方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向關(guān)系的不同。圖2給出3種不同形式的內(nèi)置式轉(zhuǎn)子的磁路結(jié)構(gòu)。由于永磁體置于轉(zhuǎn)子內(nèi)部，轉(zhuǎn)子表面便可制成極靴，極靴內(nèi)置入銅條或鑄鋁等便可起到啟動和阻尼的作用，穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能都較好。又由于內(nèi)置式轉(zhuǎn)子磁路不對稱，這樣就會在運(yùn)行中產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩，有助于提高電機(jī)本身的功率密度和過載能力，而且這樣的結(jié)構(gòu)更易于實(shí)現(xiàn)弱磁擴(kuò)速。

軛部、齒、槽：定子或者轉(zhuǎn)子上有鐵心或者繞銅線的地方，繞銅線的地方叫槽，而將槽分開的叫齒，將所有的齒連起來的部位較軛部（定子沖片槽底與外圓之間形成的區(qū)域）。

每極每相槽數(shù)：q=Z/（2*Np*m） Np為極對數(shù)，2Np為級數(shù)，Np極對數(shù)，對應(yīng)繞組的兩個線圈邊。

若q比較大，采用雙層短距繞組，（繞組跨距小于一個極距）。

極距：槽數(shù)/極數(shù)；

短距和分布繞組如何實(shí)現(xiàn)削弱高次諧波？

分布式繞組：將原本集中布置的繞組錯槽分開布置，從而實(shí)現(xiàn)高次諧波的減低；

上圖中將一個線圈拆分為三個線圈組，分別放到六個槽中，這樣每個線圈就會產(chǎn)生各自的磁動勢，而且各自的磁動勢之間還會存在相位差，磁動勢疊加生成的空間合成磁動勢將實(shí)現(xiàn)諧波抵消。分布繞組對不同諧波的削弱程度不同。

定子槽型：

梨形槽具有的半圓槽底可以使絕緣紙與半圓槽底很好的貼合，從而提高槽滿率，不過當(dāng)前電動汽車采用的扁銅線，為提高槽滿率，采用矩形槽更多；

由于在電機(jī)運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)矩脈動、電磁徑向力會導(dǎo)致電機(jī)振動，定子齒部過窄會導(dǎo)致定子齒部機(jī)械強(qiáng)度過差，從而導(dǎo)致定子齒部斷折。

在電機(jī)定子槽型結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)使得電機(jī)定子磁路磁阻最優(yōu)化，定子磁路不存在磁密奇點(diǎn)，永磁體工作點(diǎn)在電機(jī)運(yùn)行工況范圍內(nèi)位于最優(yōu)工作點(diǎn)附近。同時，定子槽型選擇，應(yīng)利于電機(jī)嵌線，方便電機(jī)批量化生產(chǎn)。

槽的深淺：一方面是看磁場從齒的部分走的面積還有鄂部的面積比例近似相當(dāng)，這樣保證磁場的路徑從齒到鄂部的阻力一樣，另外一個角度看，槽太深了會讓齒的徑向長度增加，從而降低了定子的圓周方向的剛度，會降低NVH性能，增加振動響應(yīng)。

線型：高速和更高開關(guān)頻率的代價就是電機(jī)定子銅線有高頻肌膚效應(yīng)，會顯著的增加發(fā)熱損失，有時候會比中速增加1/4損失，那么越高速，浪費(fèi)的電能越多。解決方案就是在銅線總面積基本不變的基礎(chǔ)上用很多細(xì)的線，或者是徑向很扁的扁銅線來降低肌膚效應(yīng)的損耗影響。

永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、功率密度大、噪音低等優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)、交通運(yùn)輸、航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。