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永磁同步电动机

2018-07-26 10:44:18     所属分类:电动机

永磁同步电动机permanent-magnet synchronous motor,缩写:PMSM)是指一种转子用永久磁铁代替绕线的同步电动机。

永磁同步电动机可依磁通方式分为径向、轴向或是横向(transverse)几种,依其元件的布局而定,各种的永磁同步电动机在效率、体积、重量及工作速度都有不同的表现。

目录

  • 1 径向磁通永磁同步电动机的分类
    • 1.1 表面式永磁电动机
    • 1.2 内藏式永磁电动机
  • 2 永磁同步电动机和直流无刷电动机
  • 3 交流无刷电动机
  • 4 相关条目
  • 5 参考资料

径向磁通永磁同步电动机的分类

径向磁通永磁同步电动机可以分为以下二类:

  • 表面式永磁(SPM)电动机:永久磁铁在转子的外侧。
  • 内藏式永磁(IPM)电动机:永久磁铁在转子的内侧。

表面式永磁电动机

表面式永磁电动机的结构较简单[1],磁铁是胶合或固定在转子表面,因此没有磁铁部分的转子和定子中间有较宽的气隙,而磁铁的磁导率和空气相当,因此转子的凸极效应(saliency)很小,可以省略。较大的气隙也使得转子的电枢效应减弱,因此其电感很小,也影响表面式永磁电动机的定子时间常数。

内藏式永磁电动机

若永磁电动机的磁铁埋在转子中,磁铁可以受到转子的保护,在高速运转时不会有磁铁脱落的问题[1],但转子需有一空洞要置入磁铁,而转子的材质为矽钢,磁导率远高于磁铁,因此磁铁部分可视为一个额外的气隙,转子和定子间的气隙会有周期性的变化,即凸极效应,因此产生的转矩中有磁阻转矩成分,其效率较高[2]

内藏式永磁电动机的设计需符合以下的需求:

  • 高功率/质量比及转矩/惯量比。
  • 平顺的电磁转矩,尽量减少磁卡转矩(cogging torque)的产生。
  • 高气隙磁通密度。
  • 高性能及功率系数的小型化设计。

永磁同步电动机和直流无刷电动机

永磁同步电动机和直流无刷电动机的转子都是永久磁铁,其差异主要在磁通及反电动势(back EMF)的分布,永磁同步电动机的反电动势为弦波,而直流无刷电动机的反电动势为接近方波的梯形波。若考虑定子需产生的旋转磁场,永磁同步电动机的磁场是均匀旋转磁场,而直流无刷电动机的磁场则是步进式旋转磁场[3]。不过有时也会用直流无刷电动机泛称所有转子有磁铁,没有电刷的电动机[2]

交流无刷电动机

永磁同步电动机的输入电压为交流电,而且也没有集电环及换向器英语commutator (electric),因此永磁同步电动机也称为交流无刷电动机。不过若转子用磁阻代替永久磁铁,也是交流无刷电动机。甚至最常见的鼠笼式感应电动机也符合交流无刷电动机的定义。

相关条目

  • 直流无刷电动机

参考资料

  1. ^ 1.0 1.1 内置永磁体(IPM)设计提高了无刷伺服电机的性能. 控制工程网. 2006-04-08 [2012-12-10] (中文). 
  2. ^ 2.0 2.1 叶进纯. IPM无刷直流马达噪音及振动源模式分析 (PDF). 电动机科技研究中心. 2005-05-25 [2012-12-09] (中文). 
  3. ^ 无刷直流电机与永磁交流同步电机的比较. 泰安阳光动力电机有限公司. 2011-04-01 [2012-12-09] (中文). 

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