三相永磁同步電機(jī)之關(guān)于具有復(fù)勵(lì)特性的永磁汽車起動(dòng)機(jī)

    4 . 5 . 1汽車起動(dòng)機(jī)的工作特點(diǎn)

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是沖程式發(fā)動(dòng)機(jī)，在起動(dòng)時(shí)必須用起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)才能工作。在傳統(tǒng)的汽車起動(dòng)機(jī)中，一般都采用串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)，因?yàn)檫@種電動(dòng)機(jī)除具有一般直流電動(dòng)機(jī)效率高、調(diào)速特性好之外，還具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、特性軟的特點(diǎn)，此特點(diǎn)對(duì)于起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)非常適合。但是，串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)由于勵(lì)磁繞組和磁極的存在，使得電動(dòng)機(jī)的體積大、重量重。這對(duì)于輕型車和轎車非常不利。在輕型車和轎車日益進(jìn)人家庭的時(shí)代，減少汽車上每一個(gè)部件的重量，其中包括起動(dòng)機(jī)的重量非常必要。因而利用永磁材料代替串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的磁極和繞組，來(lái)制造永磁汽車起動(dòng)機(jī)，其體積和重量都會(huì)大大降低，因而這項(xiàng)工作具有重要意義。永磁汽車起動(dòng)機(jī)實(shí)際相當(dāng)于他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)具有一系列優(yōu)點(diǎn)。但是在相同功率時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩沒(méi)有串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)那么大。為適應(yīng)起動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求，就需要增加電動(dòng)機(jī)的體積和重量。為了適應(yīng)汽車起動(dòng)機(jī)體積小、重量輕的要求，國(guó)外電機(jī)行業(yè)提出了一種利用組合磁極的辦法，利用這種方法不僅可以節(jié)省起動(dòng)機(jī)使用的永磁材料，還可以利用這種結(jié)構(gòu)的復(fù)勵(lì)特性來(lái)提高永磁起動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

4 . 5 . 2交軸電樞磁動(dòng)勢(shì)的利用

一般情況下，交軸電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生不良影響，如氣隙磁場(chǎng)扭曲，當(dāng)磁路飽和時(shí)還會(huì)使氣隙磁通減少，影響電動(dòng)機(jī)出力。但是當(dāng)永磁起動(dòng)機(jī)裝上組合磁極，即主磁極和副磁極組合在一起，主磁極用永磁材料，而副磁極則用軟鐵制成，磁極結(jié)構(gòu)如圖4一10所示。主磁極在機(jī)殼內(nèi)仍然對(duì)稱分布，副磁極放在主極的同一側(cè)，這時(shí)由電樞磁場(chǎng)建立的交軸電樞反應(yīng)磁通中。，絕大部分通過(guò)兩個(gè)副磁極閉合，即圖中的中明，，但也有一小部分磁通圖中．通過(guò)永磁體和副磁極閉合。通過(guò)副磁極閉合的對(duì)相鄰兩個(gè)主磁極都呈相同的極性，即增大了氣隙磁通。當(dāng)副磁極未飽和時(shí)，中a，正比于負(fù)載電流1 .，其產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的效果相當(dāng)于一個(gè)串勵(lì)繞組。如果考慮永磁體的勵(lì)磁特性，就使得該種電動(dòng)機(jī)具有復(fù)勵(lì)特性，既增加了起動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

4 . 5 . 3磁極設(shè)計(jì)

為了驗(yàn)證上述分析的合理性，我們通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)最終選取了三種方案（見(jiàn)圖4一11）。圖a和d構(gòu)成第一組磁極結(jié)構(gòu)，圖b和e構(gòu)成第二組磁極結(jié)構(gòu)，圖。構(gòu)成不帶副磁極的第三組磁極。利用同一電樞和三組磁極制成三種起動(dòng)機(jī)。起動(dòng)機(jī)永磁材料為SrO · 6Fe203惚鐵氧體，其性能如下：剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度：內(nèi)察矯頑力：最大磁能積：

    由上述計(jì)算及試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出：

1）在其他結(jié)構(gòu)相同的前提下，帶副磁極的永磁起動(dòng)機(jī)（樣機(jī)1 、 2）起動(dòng)性能明顯優(yōu)于不帶副磁極的起動(dòng)機(jī)（樣機(jī)3）。

2）副磁極利用了交軸電樞反應(yīng)磁通，所以這種電動(dòng)機(jī)只能單方向旋轉(zhuǎn)。如果改變電流方向，電樞反應(yīng)磁場(chǎng)也要改變方向，這時(shí)副磁極不但不能增磁反而去磁，使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低。