王 磊

(黑龙江工业学院，黑龙江 鸡西 158100)

起动导条结构对电机起动性能的影响探析

王 磊

(黑龙江工业学院，黑龙江 鸡西 158100)

以一台永磁电动机为例，在对电机结构、运行原理进行详细叙述的基础上，对永磁电机起动过程中的转子导条结构进行了分析研究，并对影响电机起动性能的相关影响因素进行了对比分析，对永磁电机起动性能的提升结构设计具有重要价值。

永磁电动机；起动性能；起动导条

永磁电动机的起动性能与转子侧的起动导条的结构关系密切，因此有必要对其不同性能影响下的永磁电动机的起动转矩的影响情况进行分析研究。

由前述的电磁场基本理论，本文采用二维电磁场以及有限元法对永磁电动机的转子侧导条结构对电机起动性能的影响情况进行分析研究。分析的进行基于以下假设。

(1)忽略位移电流对电机电磁场的影响；

(2)认为电机轴向无限长，采用二维电磁场对其进行分析；

(3)忽略电机定子铁心的涡流效应；

(4)材料的温度效应忽略不计。

本文对电动机的起动性能以及嵌入性能进行研究，分别采用三种不同结构的转子导条，并对其进行数值研究，具体的导条结构形式如图1所示，其中1(a)图中的1～6分别为电动机的定子铁心、定子绕组、转子、隔磁环、磁钢以及起动导条。

a)原始结构

b) 改进结构一 c) 改进结构二

根据电磁场基本原理，采用有限元法对电机求解域内的电磁关系进行数值分析，针对三种不同结构方案的永磁电动机，其起动特性数据如表1所示。

表1 永磁电机起动转矩和起动电流

表2为不同转子导条结构条件下，永磁电动机电抗参数计算结果

表2 不同结构永磁电动机同步电抗参数计算值

由表1以及表2的计算结果，并结合计算结果的数值分析可知，随着永磁电动机交直轴电抗之比值的增加，电机的牵入转矩随之增大，失步转矩倍数则增加甚小，而电动机的起动转矩倍数却有所降低。

图2为永磁电动机不同结构下的起动特性。

图2 电机起动特性曲线

由图2可知，针对不同结构的转子导条，永磁电动机的起动性能的分布趋势具有相似之处，在开始起动时的较短时间范围内，电机的速度呈现振动上升的特点；但是在此时间范围内的量值存在一定的差异，主要是由于电机导条结构不同的原因而导致电动机交直轴电抗之比值发生变化造成的，但是电机最终稳定的时间基本一致。

综合表1、表2以及图2可知，要想有效地改善电动机的起动特性，在电机设计之处可以通过降低电动机交直轴电抗之比值的方法实现，但是同时也要注意在此条件下电动机的牵入能力以及抗失步能力的降低问题。

图3 采用合金槽楔及其位置

根据以上分析可以采用一定的方法和手段来提高电机的性能。如图3所示为电动机转子槽楔位置采用合金材料，针对转子槽楔在电机起动过程中所产生的集肤效应，其作用相当于起动导条，因此如果在电动机起动过程中不考虑转子起动导条的作用，仅仅研究合金特性的槽楔的起动性能，则可得电动机的起动性能如图4所示。

图4 槽楔作用时电机起动特性

由图4可知，永磁电动机在不考虑转子起动导条的作用，而单独采用合金材料的槽楔时，电动机仍然能够起动，只是在电动机牵入同步过程中，没有取得足够的牵入转矩将会处于震荡情况下，不能够顺利牵入同步运行，可见合金槽楔对电机的起动性能有很好的促进作用。

图5为研究电动机起动导条之间的距离L2以对电动

机起动性能的影响情况的电机定转子结构示意图。

图5 导条距离L2和定子齿距L1结构

为了分析问题的方便，用L2与定子齿距L1之间的比值关系定义为导条距，并以文中图1(c)的电机结构为例，将导条距离划分为L2/L1gt;1、L2/L1=1以及L2/L1lt;1三种情况。其中5种不同导条距的条件下电动机均能够起动，而且能够牵入同步运行。随着导条距地降低，电动机的起动时间缩短，而起动特性曲线斜率增加，进而可知电机的起动性能得到了改善和提高。

本文通过永磁电动机的基本理论基础，将电动机的转子导条的结构性能进行了详细的研究，通过研究明确了永磁电动机的起动性能的基本特征以及不同影响因素对电动机起动过程的影响以及影响程度。通过本文内容，可以为永磁电动机的性能设计、结构选择奠定理论基础。

[1]王秀和，杨玉波，朱常青．异步启动PMSM—理论、设计与测试[M]．北京：机械工业出版社，2009．

[2]邱 捷．实心转子永磁同步电动机的动态转子参数及起动特性的计算[J]．中国电机工程学报，1999，19(6)：6-10．

[3]孙丽玲，许伯强，李志远等．永磁同步电动机启动与牵入性能研究[J]．华北电力大学学报，2002，29(2)：19-24．

[4]曾林锁，赵建军，阎秀恪．实心转子同步电动机起动过程的研究[J]．华北电力大学学报，2005，32(12):52-54．

ClassNo.:TM306DocumentMark：A

(责任编辑：郑英玲)

EffectsoftheStructureofRotorBarsonStartingPerformanceofMotor

Wang Lei

(Heilongjiang University of Technology, Jixi, Heilongjiang 158100，China)

This paper takes permanent magnet motor as an example to analyze the structure of the rotor bars based on the detailed description of the motor operating principle and the structure of the motor during the process of starting performance of motor and to compare with the related factors affecting the effect of motor starting performance comparison, which has important value for improving structural performance start permanent magnet motor.

permanent-magnet motor；starting performance；rotor bars

王磊，讲师，黑龙江工业学院。研究方向：电工技术、电磁理论及物理教育。

1672-6758(2013)09-0050-2

TM306

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