同步電機之關于永磁同步發(fā)電機

    永磁同步發(fā)電機（Permanent Magnet Sychronous Generator）由于省去了勵磁繞組、集電環(huán)和電刷，使這種發(fā)電機具有結構簡單緊湊、維護方便、體積小、效率高、功率重量比大的特點，因而這種發(fā)電機獲得廣泛的應用。但是由于永磁材料離散性大、溫度系數(shù)大以及發(fā)電機制成后磁場無法調(diào)節(jié)而使電壓調(diào)節(jié)率無法控制，給設計與使用帶來一些新問題。

7 . 1永磁同步發(fā)電機的轉子結構

小功率永磁同步發(fā)電機定子與普通電勵磁同步發(fā)電機定子基本相同，而轉子結構由于發(fā)電機轉速差別很大而有不同結構，但常用的有下面三種典型結構。

7 . 1 . 1切向式磁體結構

切向式磁體結構如圖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放置，因而每極由兩個永磁體截面提供磁通，這樣可提高每極磁感應強度。在多極發(fā)電機中，這個特點尤為突出，所以這種結構特別適合于多極發(fā)電機中。在這種結構的轉子中，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：就是在轉子外圓加套一個非磁性的套環(huán)，實際上此套環(huán)是使用高強度金屬材料制成的薄壁圓環(huán)，以過盈的配合固定在轉子表面上，由于這種結構使得轉子的各組合件能牢固地固定在一起。從而使圖得發(fā)電機轉子高速運轉時仍能牢固地固定在一起。因而這種固定方式可以應用于高速發(fā)電機中，此套環(huán)在轉子中起阻尼繞組作用，可以抑制轉子磁場波動，降低諧波對電參數(shù)的影響。在發(fā)電機運行時定子磁場與轉子之間如存在相對運動，在套環(huán)中將產(chǎn)生感應電流，該電流不同于阻尼繞組或籠型繞組中的感應電流，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磁的磁套上，永磁體轉子表面位置放上槽楔，顯然這種固定方式工藝簡單，不適于高速運行的發(fā)電機。有時轉子外表面也不用槽楔，而在永磁體兩端用無緯帶綁扎。永磁體與轉軸之間應有一隔磁套或采用非磁性軸。

7 . 1 . 2徑向式磁體結構

這種轉子磁化方向為沿轉子徑向方向磁化，在一對極磁路中有兩個永磁體提供磁動勢，只有一個永磁體截面提供每極磁通，所以氣隙磁感應強度較低。徑向式磁體結構中永磁體形狀有環(huán)形、星形、瓦片形及矩形四種形式。l）環(huán)形永磁體（見圖7一2）結構較簡單、制造工藝方便，可以直接澆鑄或粘接到轉軸上，機械強度高，可以作成高速發(fā)電機，但永磁體利用率低。

2）星形永磁體（見圖7一3）為提高永磁體利用率，極間可用鋁合金澆鑄。這種結構既改善了發(fā)電機的瞬態(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)電機容量受到限制。

3）瓦片形及矩形永磁體近年來由于高磁感應強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，這時不但加工費用低，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)，也改善了氣隙磁場波形。瓦片形及矩形永磁體與轉軸之間常用非導磁材料或非磁性軸連接。