合愉罩极电机磁桥对气隙磁场的影响

上海合愉罩极电机由于有罩极短路绕组,它的原理和性能都与普通异步电机有较大的差别,而利用磁桥(磁分路片),则可改善和提高其性能,因此,磁桥在罩极电机中的作用是不容忽视的。

见图1,由于磁桥的存在,电机磁路中就有一通过磁路又藕链主绕组和罩极绕组的磁通功13,显然,分析咖。的作用有助于了解磁极在罩极电机中的作用及其对原理和加工制造方面等的影响。

通常,罩极电机都由集中绕组激磁,当不存在磁桥并忽略罩极槽口等影响时,则气隙磁场B间的空间分布如图2所示。可见,凸极磁极气隙磁密波的上升沿和下降沿都很陡,波形中含有较丰富的高次谐波分量,这种波形对电机性能是不利的。

当加有磁桥时,气隙就接近于均匀,因而可以看作是隐极式电机,然而,如从电机的激磁方式、磁桥尺寸及磁路的饱和程度等考虑,则它仍应归类于凸极式电机。因此,磁桥的存在使电机无论在结构上还是原理方面,都复杂化了。但是,气隙磁密波的波形却因磁桥的存在而得到明显的改善,如图3所示,即上升沿和下降沿都较图2平坦,整个波形更接近正弦波,从而可改善电机的性能。当然,此时B(劝的幅值将相应下降

显然,两种磁密波中,图2所含的三次和三次以上谐波的幅值要比图3大得多,而在电机运行时,高次谐波产生的转矩一般要削弱由基波磁场产生的转矩,所以,为了改善罩极电机的起动和运行性能,往往采用带有磁桥的结构。当然,如前所述,加有磁桥后,气隙磁密波的幅值相应下降,主磁通减小,因而电机效率也必然降低。为了获得相同的输出转矩,必须增加激磁,这就导致电机的铜耗、铁耗相应增加,同样要降低效率。通常,罩极电机的效率在20琳以下,因此多应用于对效率指标要求不高的场合。

(1)磁桥应处于深饱和状态,如果磁桥不饱和,则定子磁极端的磁通将大部分通过磁桥端进入磁桥,使通过气隙的主磁通显著、减少,电机性能也随之降低。反之,如磁桥处于深饱和状态,则通过磁桥的磁通中,有一部分将中途进入气隙,如图4,从而改善了磁桥与转子间的气隙磁场分布,达到改善电机性能的目的。

(2)应尽量采用磁桥和磁极一体的磁路结构,如采用磁桥嵌入式的分装结构,由于磁桥与极靴接触面存在气隙,必将严重地妨碍磁桥进入深饱和状态,或必须较大的增加电机激磁,从而使电机效率更低。

(3)需严格控制磁桥的截面积,在磁路上,磁桥实际上是一磁分流器,其截面积的大小对电机性能的影响极大。例如,将磁桥截面增加一倍,为保持相同的磁桥磁密,则由于磁桥有一对,激磁电流需增加二倍,而铜耗与电流的平方成正比,即增加4倍。且截面增大后,即使磁桥的饱和深度降低,影响电机性能,又增加了磁路中磁通的分流量,使电机输出功率下降,降低电机的效率。所以,磁桥的截面积必须严格控制。

(4)要注意磁桥的几何形状,如上所述,电机的气隙磁场波形应尽量接近正弦形,因此,除对磁极极靴形状进行合理设计外,还要注意磁桥的几何形状。