2／8極雙速內轉子式磁滯同步電動機設計特點

    張亞琳(南京微分電機廠210009

1  引  言

    磁滯同步電動機結構簡單，能自行起動，并具有轉速恒定、起動電流小和幾乎無噪聲等優點。雙速磁滯電動機除了具有上述優點外，在變極恒定調速中還有調速費用低、工作可靠等特點，因而被廣泛應用。

    由于磁滯同步電動機轉子有效層相對厚度與極對數成反比，或者說轉子磁通密度與極對數成反比，故雙速磁滯同步電動機的兩種轉速倍數一般不超過2倍。即2／4極、4／8極、4／6極。因此，磁滯同步電動機變速范圍較小。

    為了使磁滯同步電動機性能更加完善，我廠于1994年10月開始研制了轉速倍數為4倍的2／8極雙速內轉子式磁滯同步電動機(亦稱2／8極磁滯電動機)，取得了令人滿意的結果。

    本文結合研制實例，介紹2／8極磁滯電動機的設計特點。

2轉子有效層相對厚度β的選擇

  所試制的2／8極磁滯同步電動機的轉子采用的是非磁性襯套內轉子，如附圖所示。

  磁鋼有效層相對厚度：

   β=r1/r2

  β值的大小取決于磁鋼的厚度，是2／8極磁滯同步電動機的關鍵。

  為選擇一個較佳的β值，可從以下三個方面考慮。

2．1平均橢圓系數kcp≤o.2

    引入一個系數——橢圓系數k，其含義是，轉子磁鋼在反復磁化過程中，當磁場移過兩個極距時，轉子r層上每一點的磁通密度變化一個周期，即從最小值到****值，所以在轉子每一層上磁場的橢圓度用橢圓系數k描述。

    橢圓系數k與轉子層的位置關系極大，如附圖所示，在靠近定子的轉子表面上r=r2，橢圓系數k獲得****值，即為圓形，在r=r1上，橢圓系數k最小，等于零。

    轉子中磁通密度沿深度的分布很不均勻，磁場分布的不均勻性隨轉子有效層相對厚度的增加和極對數的增加而增大，平均橢圓系數可用下式計算：

式中p——極對數

當k_cp≤0．2時磁滯同步電動機可滿足于同步要求。

利用式(1)，從k_cp≤o．2的條件出發，可導出下式：

將2／8極磁滯電動機的極對數分別代入式(2)，可求得：

    當p=1時，β≥0．67

    當p=4時，β≥0．905

因此，在設計時，可以初步設定β值為0．905，均能滿足兩個極數時的要求。

2．2  β值應使氣隙磁密b_r和轉子磁密b_r相協調

在其他條件相同的情況下，轉子有效層的相對厚度取決于轉子磁通密度b_r，在氣隙磁密島給定時，可通過改變β值而得到任何需要的轉子磁密度b_r，在調整β值時，應注意使b_δ和b_r值在兩種極對數時相協調。

    轉子有效層還與極對數p成反比，極對數p越小，轉子磁密b_r越大。

    在給定b_δ和b_r．的情況下，已知極對數p，轉子相對厚度β也可由下式求得：

式中   σ——漏磁系數，一般為1．05～1．15利用式(3)，在設計中，取b_δ值為：

當p為4時：b_δ=o．353t，此時用計算機求得的b_r值為o．529t。

改變單繞組的接線方法，使p為1時，b_δ=o．19t，此時由計算機求得的br值為1．1573t。

    取σ為1．08。

    將以上b_δ、b_r、σ代入式(3)求得：

    當p為一對極時：β=0．845

    當p為4對極時：β=0．845

    由式(3)求得的β值與由式(2)求得的β值基本吻合，并且2／8極磁鋼厚度可以一樣。

2．3工藝制造與通用化程度

由求得的β值可知，若要滿足所有條件時，β值應該取0．905，但是，從制造工藝上考慮，β值為0．905時，轉子磁鋼的壁厚僅有1．2mm，加工難度大，考慮到我廠現有的磁鋼，有β值為0．848的，與理論計算的結