[发明专利]一种异步起动永磁同步电机绕组的设置方法

说明书

本发明公开一种异步起动永磁同步电机绕组的设置方法，包括：控制电机起动时定子绕组的匝数低于电机稳态运行时定子绕组的匝数，从而使电机在起动时，具有较大的电机起动转矩和牵入转矩，以及使电机达到稳态时，具有较高的反电势，保证电机的工作效率高，定子绕组的匝数可变。本发明提供的电机采用降匝数起动，异步转矩提高，提高起动转矩和牵入转矩。本发明电机采用变极起动，因此永磁制动转矩被消除，有助于提高起动性能。本发明可以兼顾异步起动永磁同步电机的起动与稳态性能。

技术领域

本发明涉及异步起动电机技术领域，更具体地，涉及一种异步起动永磁同步电机绕组的设置方法。

背景技术

电动机广泛应用于工业领域，电机系统占工业用电量的比重达60％之多，提高电机系统的能效水平对于能源节约和环境保护具有重要意义。与传统的异步电机相比，异步起动永磁同步电机(也称为自启动永磁同步电机)具有体积小、重量轻、在较宽负载范围内效率高、功率因数高等优点。异步起动永磁电机工作状态可以分为两个状态：异步起动与同步稳态运行。

然而在异步起动永磁同步电机中，由于起动过程存在发电制动转矩，导致起动过程中转矩曲线下凹，降低了其起动能力；存在很大的波动转矩，降低了起动过程中的最大载荷，且对负载有较大冲击；这两者均会造成电机起动能力下降，限制了异步起动永磁同步电机的应用。异步起动永磁电机起动性能主要包括起动电流、起动转矩及牵入同步能力。在异步起动永磁电机的设计中，良好的起动性能和高效的稳态性能往往是矛盾的，因此，在保证稳态性能的同时提高起动转矩、降低起动电流是其面临的最主要的问题。

异步起动同步运行永磁电机工作时，先异步起动然后牵入同步运行，但是，这种工作状况实际上是两台电机的工作状况，起动时必须设计起动合成转矩大于实际从动机械的瞬间起动转矩，而当由异步起动牵入同步转速点时的牵入转矩应大于实际驱动转矩，牵入同步工作后应满足工作状况下的高效率，则稳态状况所要求的高效性能和起动性能所要求大扭矩对设计人员而言是相互矛盾的两个对立面，要保证起动性能的大扭矩须采用低匝数大线径用以增加起动牵入转矩，当进入稳态永磁同步工作后有需要绕组匝数大于相应于起动时满足大起动转矩和牵入转矩所对应要求的绕组匝数，这样可获得较高的反电动势，以达到运行时的单位转矩所对应的电流最小，进而，实现效率提升的目的。

而现有异步起动永磁电机，两个工作状态下绕组匝数固定，使得起动与稳态性能很难兼顾。这种问题制约着异步起动永磁同步电动机的发展和实际应用的推广，目前只能采用降低运行效率以提高牵入转矩的方法进行应用设计及实际使用。

现有专利CN02243836.X提供的一种异步起动永磁同步电机，在这个专利中，在永磁体之间增加了气隙，增大了d轴电感，减小了凸极比，从而减小了永磁制动转矩，提高了起动转矩，其中复合转子的使用，外铁心用硅钢片，内铁心用低碳钢，与实心转子相比，减小了高次谐波损耗，提高电机效率。其截面图如图1所示，其中1为转子外铁心，用硅钢片叠压而成、2外铝导条、3为转子内铁心，用低碳钢制成、4为无磁不锈钢换、5为机轴、6为闭口气隙槽、7为永磁体。但是这种电机的转子由两种材料复合而成工艺复杂；永磁制动转矩仍然很大；不能解决电网电压不稳定，电机不能正常工作的问题。

此外，若电网电压不稳定，尤其是电压降较大时，一方面起动转矩降低，起动性能变差；此外，也会造成因反电势与供电电压不匹配带来的稳态运行性能降低的问题。如何解决异步起动永磁同步电动机在工作过程中既能满足起动切换时的大转矩要求，又能达到运行工作中的高效目的且如何能保证电网电压降较大时异步起动永磁同步电动机能正常工作是目前该领域应要解决的一系列技术问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决现有异步起动永磁电机，两个工作状态下绕组匝数固定，很难兼顾起动与稳态性能的技术问题。