什么是永磁同步电机?

结构

工作原理

特征

类型

永磁同步电机控制

优点

缺点

永磁同步电机的应用

永磁同步电机(PMSM)是一种由永磁体提供磁场激励的交流同步电机。永磁同步电机是非常高效，无刷，非常快，安全，并给予一个高动力学性能。永磁同步电机由于其自身的优点，在许多领域都有广泛的应用。

永磁同步电机(PMSM)是一种无刷电机，具有很高的可靠性和效率。由于其永磁转子，也具有高转矩，机架尺寸小。而不是使用绕组转子，永磁体安装生成一个旋转磁场。由于没有直流电源的供应，这些类型的电机非常简单，成本更低。永磁同步电机是一种交流同步电机，其励磁由永磁体提供，具有正弦波形。永磁体使永磁同步电机在零转速下产生力矩。该电机提供高效率的操作，并需要一个数字控制的逆变器。

为什么同步电机不能自启动?

永磁同步电机，像任何旋转电机一样，包含一个转子和一个定子。永磁同步电机的结构与基本同步电机相似，但唯一不同的是转子。在这种类型的电机中，永磁体安装在转子上，转子没有任何磁场绕组。

永磁体被用来产生磁场。电机用永磁体具有较高的磁导率，由钐钴和介质铁、硼组成。最广泛使用的永磁体是钕硼铁，因为它的有效成本和容易获得。

永磁同步电机的工作原理与同步电机相似。其工作原理是基于定子的旋转磁场和转子的恒定磁场的相互作用。它取决于旋转磁场在同步速度下产生的电动势。

当定子绕组由三相电源供电时，旋转磁场就会在气隙之间产生。当转子磁场极点保持旋转磁场在同步速度和转子连续旋转时，这就产生转矩。由于这些电机不是自起动的，因此需要提供一个变频电源。

• 没有火花，在爆炸环境中更安全
• 干净、快捷、高效
• 比ACIM更紧凑、更高效、更轻
• 专为高性能伺服应用
• 运行与/不需要位置编码器
• 可听见噪音和电磁干扰低
• 平稳的低速和高速性能
• 与磁场定向控制(FOC)耦合时，产生最佳力矩

根据磁铁与转子的连接方式和转子的设计，永磁同步电机可分为两种类型:

• 表面永磁同步电机(SPMSM)
• 内部永磁同步电机。

SPMSM安装所有磁铁片在表面上，而IPMSM放置磁铁在转子内。

此外，根据定子设计，永磁同步电机可以:

• 分布式绕组
• 集中绕组

由于永磁同步电机必须采用正弦波驱动，使得控制的复杂性增加。永磁同步电机需要一个控制系统，例如，一个变频驱动或伺服驱动。有大量的控制技术实现了控制系统。最优控制方法的选择主要取决于摆在电驱动前面的任务。为了解决简单的任务，通常采用梯形控制与霍尔传感器。为了解决电力驱动需要最大性能的问题，通常选择磁场定向控制。

• 永磁同步电机的优点包括:
• 高速和低速运行的动力学性能
• 高功率密度
• 转子惯性小，易于控制
• 电机换向时无转矩脉动
• 高而平滑的力矩
• 在高速下效率高
• 耐磨损
• 有不同包装的小尺寸
• 易于维护和安装
• 能够在低速时保持全力矩
• 高可靠性
• 有效散热
• 噪音小

永磁同步电机的缺点是

• 高初始成本
• 非常昂贵
• 难以启动，因为它不是一个自启动电机

• 空调
• 冰箱
• 空调压缩机
• 直驱洗衣机
• 汽车电动助力转向
• 机床
• 控制牵引
• 数据存储单元
• 伺服驱动器
• 电动汽车动力传动系统
• 工业应用，如机器人，航空航天等等。

当然，这只是关于永磁同步电机的一个简要概述。