高效自启动永磁同步电动机核心技
术研究
1、永磁同步电动机关键制造工艺的研究
永磁同步电动机关键工艺的研究主要包括永磁体装配以及永磁电机总装配工艺的研究。
1）永磁体装配工艺的研究
由于高性能钕铁硼稀土材料的应用，永磁电机的转子加工精度要求较高，永磁电机转子上的永磁体槽与永磁体之间留有的间隙较小，一般在0.2~0.4mm范围，而目前永磁电机铁心叠压工艺大多采用铁心冲片的轴孔键槽定位方式已不能满足加工要求。
利用轴孔键槽定位，其定位方式精度低，转子铁心永磁体槽的整齐度得不到保证，叠压质量不能满足精度要求。通常的解决措施是，利用人工对永磁体槽进行磨挫，增加永磁体槽的周边气隙，使永磁体能够顺利装入永磁电机转子内，这种工艺浪费了大量的时间和人力，延长了电机的生产周期和增加了电机的加工成本，而且容易造成由于电机永磁体槽在磁化方向气隙的增大而引起永磁电机运行性能恶化的结果。
1 假轴 2大头螺母 3转子挡板 4转子铁心 5双头螺栓6螺母 7转子槽 8永磁体槽
图27.转子铁心叠压示意图
而采用假永磁体定位的叠压工艺，在转子铁心完成铸铝后拆卸假永磁体的时机不易掌握，铸铝转子的一次合格率较低，加工效率低下。
新的加工工艺是综合了两种加工工艺的优点而形成的、创新的叠压工艺（如图27），采用冲片键槽及固定转子端板的双头螺栓进行定位，有效地解决了转子铁心叠压不齐的问题，而且在永磁体装配前，增加了清槽工艺过程，使转子上的永磁体槽的尺寸公差完全能能够满
足永磁体装配的要求。
2）永磁电机总装配工艺的研究
由于装入磁性较强的钕铁硼永磁材料，给永磁电机的装配工艺带来了很大的困难。在转子刚接近定子时，由于永磁体的磁（极）性作用，定、转子就会紧紧地吸在一起，造成转子不能顺利装入定子，电机的功率越大，两者作用力就越大。在无专用设备的过程中，如果装配时处理不当，不但两者会被强烈地吸引在一起而无法分开，影响了装配工作；甚至在强行分开的过程中损坏定、转子，更有甚者在实际装配过程中出现碰伤手指而致残的人身伤亡事故。因此，研究永磁电机装配专用装备是十分必要的。
对于小功率的永磁电机，可不借助于专用装备，将永磁转子装入定子中，但对于较大功率的永磁电机，则必须借助于专用装备将转子推入到定子，以完成永磁电机的装配过程。
永磁电机总装配工艺的研究则是发明了一种永磁电机装配专用装备（如图28），此装备应用后能够克服操作困难，人体易受伤害等问题，工艺装备代替人工装配永磁电机，实现了机械化，效率高、安全可靠，为永磁电机制造开辟了一条高效装配之路，具有一定的经济效益。
图28.永磁电机定转子装配用工艺装备的结构示意图
1 液压系统 2工作台 3导轨 4小车 5液压缸 6液压缸 7前顶针 8前端盖9机座10 定子 11电机轴12前轴承13转子14后轴承15后
端盖16后顶针
2、 永磁同步电动机提高最小转矩关键技术研究
异步起动永磁同步电动机在起动过程中要求具有一定的起动转矩倍数、最小转矩倍数，此外还要求具有足够的最小转矩倍数。最小转矩是决定异步起动永磁同步电动机起动能力的主要转矩之一。如果在设计中不能采取有效措施提高最小转矩，常常导致电动机因最小转矩不够而无法起动。
永磁同步电动机起动过程中的总平均转矩Tav由异步转矩Ta、制动转矩Tb和发电制动转矩Tg三个平均转矩分量构成：
Tav?Ta?Tb?Tg
异步起动永磁同步电动机平均转矩随转差率变化曲线如图29所示：
图29.异步起动永磁同步电动机的平均转矩?转差率曲线 由图29可见，异步起动永磁同步电动机起动过程中有两个最小转矩，一个是由Tg引起的，出现在低速处；另一个则是由Tb引起的，出现在稍高于半同步速处。实践表明，对于设计合理的永磁同步电动机，由Tb引起的最小转矩较大，一般不影响电动机起动；而由Tg引起的最小转矩较小，是影响电动机起动的关键因素。由图29还可明显看出，Tg引起的最小转矩由初始起动转矩和Tg的最大值及其发生的位置决定。要提高电动机的最小转矩，首先必须提高初始起动转矩（比普通感应电动机高得多），其次应尽可能减小Tg的最大值。
将Ta和Tb合并计算（Ta?Tb?Tc），近似采用感应电动机的转矩公式如下式：