三相永磁同步电机之关于具有复励特性的永磁汽车起动机

    4 . 5 . 1汽车起动机的工作特点

汽车发动机是冲程式发动机，在起动时必须用起动机带动才能工作。在传统的汽车起动机中，一般都采用串励式直流电动机，因为这种电动机除具有一般直流电动机效率高、调速特性好之外，还具有起动转矩大、特性软的特点，此特点对于起动发动机非常适合。但是，串励式直流电动机由于励磁绕组和磁极的存在，使得电动机的体积大、重量重。这对于轻型车和轿车非常不利。在轻型车和轿车日益进人家庭的时代，减少汽车上每一个部件的重量，其中包括起动机的重量非常必要。因而利用永磁材料代替串励直流电动机的磁极和绕组，来制造永磁汽车起动机，其体积和重量都会大大降低，因而这项工作具有重要意义。永磁汽车起动机实际相当于他励式直流电动机，这种电动机具有一系列优点。但是在相同功率时，起动转矩没有串励直流电动机那么大。为适应起动机起动转矩的要求，就需要增加电动机的体积和重量。为了适应汽车起动机体积小、重量轻的要求，国外电机行业提出了一种利用组合磁极的办法，利用这种方法不仅可以节省起动机使用的永磁材料，还可以利用这种结构的复励特性来提高永磁起动机的起动转矩。

4 . 5 . 2交轴电枢磁动势的利用

一般情况下，交轴电枢磁动势对直流电动机的运行会产生不良影响，如气隙磁场扭曲，当磁路饱和时还会使气隙磁通减少，影响电动机出力。但是当永磁起动机装上组合磁极，即主磁极和副磁极组合在一起，主磁极用永磁材料，而副磁极则用软铁制成，磁极结构如图4一10所示。主磁极在机壳内仍然对称分布，副磁极放在主极的同一侧，这时由电枢磁场建立的交轴电枢反应磁通中。，绝大部分通过两个副磁极闭合，即图中的中明，，但也有一小部分磁通图中．通过永磁体和副磁极闭合。通过副磁极闭合的对相邻两个主磁极都呈相同的极性，即增大了气隙磁通。当副磁极未饱和时，中a，正比于负载电流1 .，其产生电磁转矩的效果相当于一个串励绕组。如果考虑永磁体的励磁特性，就使得该种电动机具有复励特性，既增加了起动机的起动转矩。

4 . 5 . 3磁极设计

为了验证上述分析的合理性，我们通过优化设计最终选取了三种方案（见图4一11）。图a和d构成第一组磁极结构，图b和e构成第二组磁极结构，图。构成不带副磁极的第三组磁极。利用同一电枢和三组磁极制成三种起动机。起动机永磁材料为SrO · 6Fe203惚铁氧体，其性能如下：剩余磁感应强度：内察矫顽力：最大磁能积：

    由上述计算及试验数据可以看出：

1）在其他结构相同的前提下，带副磁极的永磁起动机（样机1 、 2）起动性能明显优于不带副磁极的起动机（样机3）。

2）副磁极利用了交轴电枢反应磁通，所以这种电动机只能单方向旋转。如果改变电流方向，电枢反应磁场也要改变方向，这时副磁极不但不能增磁反而去磁，使起动转矩降低。