【空调压缩机驱动电机的结构和应用分析2600字】

-43-空调压缩机驱动电机的结构和应用分析1.1空调压缩机驱动电机的结构永磁同步电机包括两个核心部分：定子和转子，其定子主要是由铁芯和三相绕组构成，并且电枢绕组通常是采用最普遍的Y型结构。与异步电机最大不同之处是其转子部分，在永磁同步电机中引入了新型的永磁材料，这就使得永磁同步电机没有了电刷、励磁线圈和滑环等不必要的繁琐结构，永磁同步电机的结构组成也变得越来越简单化，更重要的部分是在永磁同步电机结构中加入了能够检测转子位置的部分，可以满足对电枢电流控制的要求。在物理层面上，气隙的长度在永磁同步电机上是均匀分布的，但由于永磁材料本身所独有的特点，其磁阻和铁磁材料的磁阻大小也无法做到完全相同，气隙分布情况也不是完全相同[44]，由于这些实际因素的影响，在一般情况下，q轴的磁阻比d轴的磁阻小一些。本课题所选择的实验研究对象永磁同步电机如下图2-1所示，图2-1最为直观的展现了永磁同步电机转子和定子的结构。表2-1为空调压缩机所使用的永磁同步电机具体参数表。图2-1系统所选用的永磁同步电机Figure2-1Thepermanentmagnetsynchronousmotorselectedforthesystem表2-1系统所使用永磁同步电机具体参数Table2-1Specificparametersofthepermanentmagnetsynchronousmotorselectedbythesystem永磁同步电机是基于传统的绕线式同步电机原理发展起来的，因此，在一定程度上二者具有相似之处。永磁同步电机既继承了传统同步电机的优点，又具有其本身所独有的特点如易于控制、可靠性高、功率因数高、结构简单以及良好的工作性能指标。故永磁同步电机被大量的应用在数控机床、汽车行业、家用电子仪器、常用办公设备、军事设施、电梯推进等众多领域，也得到了许多行业的肯定。在二十世纪九十年代，日本大量制造永磁微电机，并且年生产数量迅速达到了二十亿台。在1993年，日本年生产数量增加到二十五亿台，短短一年的时间里就增加了五亿台的年产量。美国的市场调研ElectroniCast公司预计，美国的永磁电机能够达到百分之二十的年增加率[45]。可是中国关于永磁电机的研究起步的时间稍晚一步，从二十世纪九十年代以来生产的永磁电机数量仅仅只有七千万台左右，大约能够占本国微特电机总生产量的百分之七十。永磁体可以安装在转子上的不同位置，从其安装位置可以分为三种类型：第一种是表贴式类型、第二种是内插式类型、第三种是内埋式类型。（1）表贴式类型的永磁同步电机具有易于制造、很小的转动惯量、简单的结构等显著特点，被广泛的应用在工业生产实践中。并且对于该种表贴式类型电机的优化设计过程非常简单，为了能够降低磁场谐波的干扰，可以将电机的气隙磁场构建为近似的正弦波分布[46]，这样就可以达到改善电机性能的目的。图2-2为表贴式类型PMSM的转子结构图。图2-2表贴式类型PMSM的转子结构图Figure2-2RotorStructureofsurfacemounttypePMSM（2）内插式类型的永磁同步电机具有不对称性结构的转子磁路，所以使得其磁阻转矩的存在增加了电机的功率密度，所以内插式永磁同步电机的动态性能指标不同于表贴式永磁同步电机的动态性能指标，优点也是制造过程趋于简单化，生产过程十分简洁，所以该内插式类型永磁同步电机的这种结构被大量的使用在传动系统中，然而其显著的缺点就是生产成本高和漏磁系数大[47]。图2-3为内插式类型PMSM的转子结构图。图2-3内插式类型PMSM的转子结构图Figure2-3RotorStructurediagramofinterpolationtypePMSM（3）内埋式类型永磁同步电机的永磁体被安装在转子内部，通过这种安装方式就可以克服永磁体会出现退磁的难题[48]，与上面两种类型相比其结构会更复杂，具有优良的动静态性能，高气隙的磁通密度，能够产生很大的转矩，这些优点正好可以满足一些高要求的交流调速传动系统，但是内埋式类型永磁同步电机其漏磁系数大，属于凸极式永磁同步电机。图2-4为内埋式类型PMSM的转子结构图。图2-4内埋式类型PMSM的转子结构图Figure2-4RotorstructureofembeddedPMSM1.2空调压缩机驱动电机的特点及应用本论文的第一章节简略的介绍了永磁同步电机的特点，本章节就基于前文介绍的特点为基础然后展开更详细的讨论分析。永磁同步电机加入了新型的永磁材料使得励磁结构更加简单，具有更高的功率因数，改善了电机的工作状态[49]。没有了传统电机的电刷、滑环以及励磁电路部分，这样就会减少其电阻的损耗以及固有的铁损。通过电子换向的方式替换传统的机械换向方式，能够降低原有的机械程度的磨损和减少安全隐患。永磁同步电机与异步电机最大的区别在于励磁的方式不同，异步电机是通过电机定子电流为转子完成励磁的过程，然而永磁同步电机不是采用传统的电励磁方式，而是永磁体直接产生磁场。显而易见，永磁同步电机拥有其它电机无法比拟的特点如体积更加小巧、结构更加简单、可靠性高、功率因数高等特点[48]。下面依次介绍了永磁同步电机的五个优势（1）工作性能好、可靠性高、易于后期的维修保养、结构更加简单、使用周期长。（2）与异步电机做对比，永磁同步电机的外形更小巧，体积更小，更易于安装，可以满足各种复杂的工作场合，与感应电机做对比，在相同时间里，永磁同步电机产生的热量损耗更低，更加降低能耗，节约能源[50]。（3）没有了传统电机的电刷、滑环以及励磁电路部分，这样就会减少其电阻的损耗以及固有的铁损，改善了其功率因数使得节能作用更显著。（4）更高标准的调速精准度，更大的调速区间，能够达到1：1000，然而异步电机仅仅只是1：100。（5）在额定转速下正常运行时候，该电机能够保持不变的转矩，这将能大幅增加电机正常工作的稳定性。永磁同步电机具有其它电机无法比拟的优点，所以在充分地考虑了每个重要因素之后，本课题选择永磁同步电机作为此次研究的对象。在没有任何负载的情况下，永磁同步电机的气隙磁通密度分布情况与正弦波形非常相似，减小了气隙磁场附件的谐波分量，谐波磁场会造成许多损耗和电磁振动干扰，所以选用永磁同步电机可以有效的克服这些难题，可以改善电机的工作效率，增加电机在工作时候的稳定性，降低噪音影响[51]。与其它电机最大不同之处在于永磁同步电机的转子部分，其转子具有许多不同的结构，这就决定了永磁同步电机具有多样化的特点，增加了永磁同步电机可以使用到更多领域的可能性，永磁同步电机既能够应用到人们的普通生活中如各种常见的家用设备，也可以应用到高科技方面如军事设备和航天领域。永磁同步电机基于矢