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2023-08-27
永磁同步电动机原理与应用
【摘要】：3）永磁电动机结构紧凑，与同容量电励磁电动机相比，体积小、重量轻。4）永磁电动机的尺寸和形状灵活多样。由于具有上述优点，因而永磁电动机在航空、航天、国防、机器人、电动汽车和家用电器等各个领域得到广泛应用。异步起动永磁同步电动机的优点在于可以直接采用通用变频器实现开环转速控制。
永磁电动机是用铝镍钴、铁氧体、钕铁硼等高磁性材料制作的永磁体来励磁的一类电动机。与电励磁电动机相比，永磁电动机具有以下优点：
1）取消了励磁绕组和励磁电源，结构简单，运行可靠。
2）消除了励磁系统损耗，使电动机效率提高。
3）永磁电动机结构紧凑，与同容量电励磁电动机相比，体积小、重量轻。
4）永磁电动机的尺寸和形状灵活多样。
由于具有上述优点，因而永磁电动机在航空、航天、国防、机器人、电动汽车和家用电器等各个领域得到广泛应用。近年来，随着高磁性材料和电力电子技术的发展，永磁电动机的品种和应用领域不断扩大。
永磁同步电动机与异步感应电动机相比，不需要转子无功励磁电流，可以显著提高功率因数，减少了定子电流和定子铜损耗，而且在稳定运行时没有转子铜损耗，从而使其效率较同规格异步感应电动机提高2%～8%。
永磁同步电动机又分为多种类型，其中一种具有定子三相分布绕组和永磁转子，在磁路结构和绕组分布上保证感应电动势波形为正弦，外加的定子电压和电流也是正弦波的，称为正弦波永磁同步电动机，简称永磁同步电动机（Perma-nent Magnet Synchronous Motor，PMSM）。
PMSM是由绕线转子同步电动机发展而来的，由于永磁同步电动机起动能力较差（起动转矩不稳定），所以一般永磁同步电动机常采用速度闭环控制系统，需要位置反馈信息，可以采用矢量控制（磁场定向控制）或直接转矩控制等先进控制策略。也可以在转子上装设起动笼型绕组，使其具备在一定频率和电压下直接起动的能力，这类电动机又称为异步起动永磁同步电动机，其结构如图1-40所示。异步起动永磁同步电动机的优点在于可以直接采用通用变频器实现开环转速控制。
图1-40 异步起动永磁同步电动机的结构
1—转轴 2—轴承 3—端盖 4—定子绕组 5—机座 6—定子铁心 7—转子铁心 8—永磁体 9—起动笼 10—风扇 11—风罩
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