2021年第2期
第56卷（总第219期）(EXPLOSION-PROOF ELECTRIC MACHINE)
张伟浩
(佳木斯电机股份有限公司，黑龙江佳木斯154002) 摘要自起动永磁同步电动机子旋转磁场与笼型转子相互作用形成的异步转矩完成起动，转子的笼条铜条。由于转子上需要同时安放永磁体和鼠笼导条，在有限区域里的“空间竞争”较为激烈，转子结构设尤为重要。 关键词自起动；永磁同步电机；转子结构
DOI：10.3969/J.ISSN.1008-7281.2021.02.06
中图分类号:TM303.3文献标识码:A文章编号：1008悬281(2021)02悬016悬03
Analysis on Rotor Structure of Self-Starting PMSM
Zhang Weihao
(Jiamusi Electhc Machine Co.,Ltd.,Jiamusi154002,China)
Abstract The self-starting PMSM can completo the starting with asynchronous torque formed by the interaction of the stator rotating magnetic field and the squaTel-1aae rotor,casted by aluminum or welded by c opper bars.Sinca permanent magnets and squaTel-cage bars need to be placed on the mtor simultaneously,the，spaca competition”in the limited area is relatively tieoae，thusthestouatuoaedesign otootooisimpootantpaotiaueaoey.
Key wordt Seetstaoting;PMSM;ootoostouatuoe
0引言
自起动永磁同步电动机与普通感应电动机在子结构上并无本质，当电枢绕组电源后，电机进入异步起段，其后转速逐渐，直至定子磁场产生的同步转矩和转子永磁磁场共同作转子同步，电机进入同步运行，其主要转子结构上。
1转子结构设计
根据转子是否有起动笼，自起动永磁同步电动机有磁转子和笼型永磁转子两种结构。自起磁同步电动机笼型永磁转子结构,
0.350.5mm的系数叠
转子铁心，在转子冲片外径布着冲压
的起动笼，槽形开口槽，转子槽型较多，与鼠笼式电机转子槽型基本相似#
转子起动笼铜条结构，一般转子需冲槽、铁、铜条、转子等工序后嵌入永磁体。永磁的形式会直接影响到气隙磁通、漏磁以及电机性能。转子磁极结构磁转子铁心中的位置，分为式和内置式。
次分析机型号为TYC280-6，对起动性能有一定要求，内置式转子磁极结构，鼠笼笼条质为#
1-1转子起动笼槽形设
本文选取电机的转子夕卜径为321mm，作为6极电机，为紧张，为了保磁体的
充足，转子起动笼槽高取的比，起转子集肤效，故一形槽形槽。由于电机的起动转矩同步转矩能力很兼得，所以在设计起动笼槽型时，要充分考虑两性能，综合考虑后转子槽形槽，其尺寸如图1。
图1转子槽型尺寸图
1- 2磁体设
型高效率自起动永磁同步电动机设计
16
2021年第2期
第56卷（总第219期）
(EXPLOSION-PROOF ELECTRIC MACHINE)
中，永磁体的主要尺寸包括：每极永磁体的总宽度、
永磁体充磁方向长度和永磁体轴向长度，其中永磁
向长度跟电机转子铁心长本相同，因此只
需确定每极永磁体的总宽度和永磁体充磁方向
长度#
永磁体充磁方向长度的确定原则是：应以永磁
体在电动机最大去磁工作状不会发生不可逆磁、运行时有合理的工作］的为前提，尽少永磁材料的用量以节约成本。
磁弧的形式，可以安放更多的永磁体，是弧式永磁为困难，高，安装不变，二矩形永磁安相对更为方便。为了保证性能，多的永磁体以提高电机的转矩密度，本文设串联式磁路结构，永磁体材质为烧结钦铁硼N35SH，单个永磁体宽55mm，厚13mm#
在永磁同步电动机中，可以通过调整永磁体的槽导体数来提高数#如隙长度选择较小则会产生较大的杂耗，当永磁 寸一，气隙长合理范围内，对每极基波磁通的影响很小，自起动永磁同步电动机的气隙要比同规格感应电机大一些，本文气隙长度取2mm。
2转子强度分析
图3冲片形状图
有件对转子铁进行校验分析，约束冲片内孔的切向及一］（对于3D模型则为一条线）的向，永磁、导条质附加到对，整力（1.倍转速）。
转子铁心应力分析如图4，可以看出，冲片最大应力发生在图中区域，数值为20-03MPa，安全系数为10.01（服除以数值）。
n M isea(N/m弓
2.00W007
1.837e+OO7
1.671e+007
1.505e+007
1.339e+007
1.172e+007
1.006e+007
8.401e+006
6.740e+006
5.078e+006
3>117e+006
—l,755e+006
■9.37WM4z-*-X
von M isesfNAn^)
I2D03e4«J71.837eHX)71.671e4fl071^05e40071339e+«)7
1.172e+007
].006«H007
8.401&+006
6.740&4fl06
5.078e+006
3.417e+fl06
■1.755zfl06
■9373e4«M
图4转子应力分析图
最大发生在图5中区域，数值为4.41$m，占气隙的0.037%。对电磁的影响可以忽略。
自起动永磁电机既有用于起动的起动笼及端
环，又有镶嵌磁钢的磁钢槽，为了提高整体转子，需要在转子转子端，以防后齿外涨，转子结构见图2。
转轴再端板永磁体a®拉杆螺栓««
URES(mm)
|4.407e-0034.039e-0033.672e-0033.305D03Z938e-003
25714003
2.2O3e-OO3
1.836e-003
1.4®e-OO3
1.102e-003
7.344e-004
-3.672o-004
■1.000e-030z-*-X
URES(mm)
|4.407e-0034.039e-003
3.672e-003
3.305e-003
2.938e-003
Z571e-OO3
Z203e-003
1.836e-003
1.469e-O)3
l.l(^e-003
7.344e-004
.3.672e-004
■1.000e-030
图5转子位移分析图
转子铁后可以出，冲开孔较多，但机械设计上还是合理的，无论是应力分析还是位移分析均符合相关要求。
3电磁性能影响
图2转子结构图
冲片形状如图3所示，从图中可以看出冲片开多，需要进行核，以出形甚转子。
本文设的转子结构对电机进行分析，主要考虑受转子结构影响较大的几个方面入手，对电动机的异步起动性能、失步转矩等进行仿真。
17
2021年第2期
第56卷（总第219期）(EXPLOSION-PROOF ELECTRIC MACHINE)
相关数据建立有模型，剖分情况如图6#生的模型较大，后仿真分析对计算机要求较高，精可以满足的前提下，依照定转子槽数及磁钢等分情况，可简化为六分之一模型。
0150300(mm)
图6有限元模型剖分图
转转矩是自起磁电动机中一要参数，它决定着电动机的异步起力。样机的堵转转矩-时间曲线如图7，图中数据计
转转矩倍数为3.36。数值相对普异步电机依然是较高的，可完全满足自起磁同步电动机的起动要求。
失步转矩可以出电动机力的大小，同着电动机转动惯大负载时同步的能力，是磁同步电动机的重要参数指标。Maxwell2D运动状态仿真中负载上施加过数，数设为 函数，得到图9波形。
图中分析可知失步转矩倍数为3-6隹
转矩，该数值同样较高，电机具有较强的力。
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00
Time[a]
图9失步转矩分析
转子影响较大的几组电气数据可以看出，该转子结构在起动性力上有不错的，其他性能仿真结果也较为理想，再此不一一表述。
7.50
Torque MaxwelJ2DDesign2
5.00
呂
anbioj; wu-P O S
0.00
2.50
Curre Info avg
—Mcvingl.Torque
SetupliTmtuient 1.7632
-5.004
0.000.250.500.75 1.00 1.25
Time[s]
1.50 1.75
2.00
图7堵转转矩-时间曲线
自起动永磁同步电动机的堵转电流同样较高,
转电流曲线见图8，图中数
转电流倍数为&6，该数值电机中属于合理范围，同样满足设计要求。
750.00 <500.00 I250.00当0.00 1-250.00 u
-500.00 -750.00Maxwell2DDesign2
4结语
自起动永磁同步电动机转子结构设计是整个
设计的关键，其设为多，需考虑
的因素也较多，际充分考虑电机起
、性、机问题等，同时设
磁体磁极保障电机性能的前提下要兼顾•
成本。
参考文献
［1］王秀和.永磁电机［M）.北京：中国电力出版社,2011.
［2］王永和，杨玉波，朱长青.异步起动永磁同步电动
机-理论、设计与测试［M］.北京：机械工业出版社,2009.
［3］徐广人•高效高起动转矩永磁同步电机设计中的关
键技术问题研究［A］.沈阳：沈阳工业大学,1999.
0.000.250.500.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00
Time[s]
图8堵转电流分析
作者简介：张伟浩男1988年生；毕业于哈尔滨理工大学电气工程及其自动化专业，工程硕士，现从事电机电磁结构设计与研发工作.
收稿日期：2020-09-10
18
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议