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永磁同步电动机
时间:2022-11-13 人气: 来源:山东合运电气有限公司
永磁同步电动机或永磁同步伺服电机(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。
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,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{\displaystyle L_{d}}L_d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,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。
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,尽量减少齿槽转矩(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。
直流无刷式
永磁同步电动机和直流无刷电动机的转子都是永久磁铁组成,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。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。
交流无刷式
若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的话,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。
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