同步機的構造

像任何其他旋轉電機一樣，同步電機（發電機或電動機）有兩個基本部分：

• 定子 − 它是電機的靜止部分，承載電樞繞組。

• 轉子 − 它是電機的旋轉部分。同步電機的轉子產生主磁通。

本章，讓我們討論同步電機的定子和轉子的構造。

定子構造

同步電機的定子包括框架、定子鐵芯、定子繞組和冷卻機構等各個部分。框架是機器的外殼，小型機器由鑄鐵製成，大型機器由焊接鋼製成。框架封閉整個機器元件並保護其免受機械和環境的影響。

定子鐵芯是一個空心圓柱體，由優質矽鋼片構成。矽鋼片減少了機器中的磁滯損耗和渦流損耗。定子鐵芯內圓周上設有多個均勻分佈的槽。三相繞組佈置在這些槽中。當電流流過定子繞組時，它會產生正弦磁場，從而產生電動勢。

轉子構造

在同步電機中，使用了兩種型別的轉子結構，即凸極轉子和圓柱轉子。

凸極轉子

術語“凸極”意為“突出”。因此，凸極轉子是指其磁極從轉子鐵芯表面突出的轉子，如圖2所示。

由於轉子受到變化的磁場的影響，因此它由薄鋼片構成以減少渦流損耗。相同尺寸的磁極透過堆疊所需長度的疊片然後鉚接在一起構成。在每個磁極鐵芯周圍繞組勵磁線圈後，磁極被安裝到連線到轉子軸的鋼製輪輻上。

在每個磁極的外端，設有阻尼條以抑制負載突然變化時轉子的振盪。儘管使用凸極轉子的同步電機具有不均勻的空氣隙，其中磁極中心下的空氣隙最小，而磁極之間的空氣隙最大。磁極極面（磁極的外端）的形狀使得徑向空氣隙的長度從磁極中心到磁極尖端增加，因此可以產生氣隙中正弦分佈的磁通。這將確保同步電機的平穩執行。

在凸極轉子中，各個勵磁線圈串聯連線，以便它們可以產生交替的南北極。勵磁線圈的兩端透過電刷和滑環連線到直流電源。

具有凸極轉子的同步電機通常具有大量的磁極，並且以較低的速度執行。這些機器具有較大的直徑和較短的軸向長度。

圓柱轉子

這種型別的同步電機轉子結構具有光滑的圓柱形結構。在圓柱轉子的情況下，沒有向外突出的物理磁極。圓柱轉子由優質鎳鉻鉬鋼的整體鍛造件製成。

在轉子的外圓周上，在轉子的大約三分之二部分上切割出均勻分佈的槽，並且這些槽平行於轉子軸。勵磁繞組放置在這些槽中。勵磁繞組由直流電源勵磁。轉子的未開槽部分形成磁極極面。

使用圓柱轉子的同步電機具有較小的直徑和較長的軸向長度。圓柱轉子結構限制了離心力的影響。因此，圓柱轉子結構主要用於高速同步電機。此外，這種轉子結構提供了更大的機械強度，並允許對機器進行更精確的動態平衡。

使用圓柱轉子的同步電機的主要優點是它減少了機械損耗。由於圓柱轉子在機器中提供了均勻的空氣隙，因此其執行噪音較低。