永磁同步电机的应用

一：永磁同步电机的应用范围

按照不同的工农业生产机械的要求，电机驱动又分为定速驱动、调速驱动和精密控制驱动三类。1、 定速驱动工农业生产中有大量的生产机械要求连续地以大致不变的速度单方向运行，例如风机、泵、压缩机、普通机床等。对这类机械以往大多采用三相或单相异步电动机来驱动。异步电动机成本较低，结构简单牢靠，维修方便，很适合该类机械的驱动。但是，异步电动机效率、功率因数低、损耗大，而该类电机使用面广量大，故有大量的电能在使用中被浪费了。其次，工农业中大量使用的风机、水泵往往亦需要调节其流量，通常是通过调节风门、阀来完成的，这其中又浪费了大量的电能。70年代起，人们用变频器调节风机、水泵中异步电动机转速来调节它们的流量，取得可观的节能效果，但变频器的成本又限制了它的使用，而且异步电动机本身的低效率依然存在。例如，家用空调压缩机原先都是采用单相异步电动机，开关式控制其运行，噪声和较高的温度变化幅度是它的不足。90年代初，日本东芝公司首先在压缩机控制上采用了异步电动机的变频调速，变频调速的优点促进了变频空调的发展。近年来日本的日立、三洋等公司开始采用永磁无刷电动机来替代异步电动机的变频调速，显著提高了效率，获得更好的节能效果和进一步降低了噪声，在相同的额定功率和额定转速下，设单相异步电动要的体积和重量为100%，则永磁无刷直流电动机的体积为38.6%，重量为34.8%，用铜量为20.9%，用铁量为36.5%，效率提高10%以上，而且调速方便，价格和异步电动机变频调速相当。永磁无刷直流电动机在空调中的应用促进了空调剂的升级换代。再如仪器仪表等设备上大量使用的冷却风扇，以往都采用单相异步电动机外转子结构的驱动方式，它的体积和重量大，效率低。近年来它已经完全被永磁无刷直流电动机驱动的无刷风机所取代。现代迅速发展的各种计算机等信息设备上更是无例外地使用着无刷风机。这些年，使用无刷风机已形成了完整的系列，品种规格多，外框尺寸从15mm到120mm共有12种，框架厚度有6mm到18mm共7种，电压规格有直流1.5V、3V、5V、12V、24V、48V，转速范围从 2100rpm到14000rpm，分为低转速、中转速、高转速和超高转速4种，寿命30000小时以上，电机是外转子的永磁无刷直流电动机。近年来的实践表明，在功率不大于10kW而连续运行的场合，为减小体积、节省材料、提高效率和降低能耗等因素，越来越多的异步电动机驱动正被永磁无刷直流电动机逐步替代。而在功率较大的场合，由于一次成本和投资较大，除了永磁材料外，还要功率较大的驱动器，故还较少有应用。2、 调速驱动有相当多的工作机械，其运行速度需要任意设定和调节，但速度控制精度要求并不非常高。这类驱动系统在包装机械、食品机械、印刷机械、物料输送机械、纺织机械和交通车辆中有大量应用。在这类调速应用领域最初用的最多的是直流电动机调速系统，70年代后随电力电子技术和控制技术的发展，异步电动机的变频调速迅速渗透到原来的直流调速系统的应用领域。这是因为一方面异步电动机变频调速系统的性能价格完全可与直流调速系统相媲美，另一方面异步电动机与直流电动机相比有着制造工艺简单、效率高、同功率电机用铜量少、维护保养方便等优点。故异步电动机变频调速在许多场合迅速取代了直流调速系统。交流永磁同步电动机由于其体积小、重量轻、高效节能等一系列优点，是当今社会的低碳电机。已越来越引起人们重视，由于同步电机的运行特性和其控制技术日趋成熟。中小功率的直流电动机、异步电动机变频调速正逐步被永磁同步电动机调速系统所取代。电梯驱动就是一个典型的例子。电梯的驱动系统对电机的加速、稳速、制......余下全文>>

二：三相永磁同步电机的原理及其应用

一、三相同步永磁转子交流发电机的原理：1、构造：定子铁芯由硅钢片叠成，固定在前后端盖间，六个定子绕组分别绕在定子的六个凸齿上，相邻两绕组按电动势相加的原则串联成一组。各组尾端联在一起后接于壳体绝缘的搭铁接线柱上。各组首段分别经火线接线柱与照明灯连接。定子三相绕组按星形连接。2、工作原理：当发动机带动转子旋转时，每转过60度就使定子凸齿中的磁通变换一次方向；定子绕组感应电动势也随着变换一次方向。频率f=3n/60Hz。定子绕组均匀地布置在电子铁芯内圆周，使三组绕组在转子三对磁极磁场中的感应电动势同相位。永磁转子交流发电机电压有6V、12V两种，功率为60--180w。二、三相同步永磁转子交流发电机用于不处于电动机起动发动机、无蓄电池、只有数只照明灯的拖拉机上。

三：永磁同步电机的控制策略

1 引言近年来，随着电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电动机得以迅速的推广应用。与传统的电励磁同步电机相比，永磁同步电机,特别是稀土永磁同步电机具有损耗少、效率高、节电效果明显的优点。永磁同步电动机以永磁体提供励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性；又因无需励磁电流，没有励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度，因而它是近几年研究较多并在各个领域中应用越来越广泛的一种电动机。在节约能源和环境保护日益受到重视的今天，对其研究就显得非常必要。因此。这里对永磁同步电机的控制策略进行综述，并介绍了永磁同步电动机控制系统的各种控制策略发展方向。 2 永磁同步电动机的数学模型当永磁同步电动机的定子通入三相交流电时，三相电流在定子绕组的电阻上产生电压降。由三相交流电产生的旋转电枢磁动势及建立的电枢磁场，一方面切割定子绕组，并在定子绕组中产生感应电动势；另一方面以电磁力拖动转子以同步转速旋转。电枢电流还会产生仅与定子绕组相交链的定子绕组漏磁通，并在定子绕组中产生感应漏电动势。此外，转子永磁体产生的磁场也以同步转速切割定子绕组。从而产生空载电动势。为了便于分析，在建立数学模型时，假设以下参数：①忽略电动机的铁心饱和；②不计电机中的涡流和磁滞损耗；③定子和转子磁动势所产生的磁场沿定子内圆按正弦分布，即忽略磁场中所有的空间谐波；④各相绕组对称，即各相绕组的匝数与电阻相同，各相轴线相互位移同样的电角度。在分析同步电动机的数学模型时，常采用两相同步旋转(d，q)坐标系和两相静止(α，β)坐标系。图1给出永磁同步电动机在(d，q)旋转坐标系下的数学模型。(1)定子电压方程为：式中：r为定子绕组电阻；p为微分算子，p=d/dt；id，iq为定子电流；ud，uq为定子电压；ψd，ψq分别为磁链在d，q轴上的分量；ωf为转子角速度(ω=ωfnp)；np为电动机极对数。(2)定子磁链方程为：式中：ψf为转子磁链。(3)电磁转矩为：式中：J为电机的转动惯量。若电动机为隐极电动机，则Ld=Lq，选取id，iq及电动机机械角速度ω为状态变量，由此可得永磁同步电动机的状态方程式为：由式(7)可见，三相永磁同步电动机是一个多变量系统，而且id，iq，ω之间存在非线性耦合关系，要想实现对三相永磁同步电机的高性能控制，是一个颇具挑战性的课题。3 永磁同步电动机的控制策略任何电动机的电磁转矩都是由主磁场和电枢磁场相互作用产生的。直流电动机的主磁场和电枢磁场在空间互差90°，因此可以独立调节；交流电机的主磁场和电枢磁场互不垂直，互相影响。因此，长期以来，交流电动机的转矩控制性能较差。经过长期研究，目前的交流电机控制有恒压频比控制、矢量控制、直接转矩控制等方案。3．1 恒压频比控制恒压频比控制是一种开环控制。它根据系统的给定，利用空间矢量脉宽调制转化为期望的输出电压uout进行控制，使电动机以一定的转速运转。在一些动态性能要求不高的场所，由于开环变压变频控制方式简单，至今仍普遍用于一般的调速系统中，但因其依据电动机的稳态模型，无法获得理想的动态控制性能，因此必须依据电动机的动态数学模型。永磁同步电动机的动态数学模型为非线性、多变量，它含有ω与id或iq的乘积项，因此要得到精确的动态控制性能，必须对ω和id，iq解耦。近年来，研究各种非线性控制器用于解决永磁同步电动机的非线性特性。3．2 矢量控制高性能的交流调速系统需要现代控制理论的支持，对于交流电动机，目前使用最广泛的当属矢量控制方......余下全文>>

四：什么是永磁同步电机

就是用永久磁铁来建立磁场的同步电机，详见百度相关文档：

永磁同步电机原理及其应用_百度文库

wenku.baidu.com/...2.html

五：永磁同步电动机在电梯上的应用有哪些优势

电梯电机通常采用永磁同步电机，主要是由于永磁同步电机易于做成低转速、大功率的优点。其结构紧凑，功能齐全，集曳引电机、曳引轮、电磁制动器、光电编码器于一身，易于安装，便于使用。特别是在无机房电梯的开发应用中，将永磁同步曳引电机安装在电梯的井道里，既节约了机房的建造成本，又美化了建筑物外观。当电梯负载变化时，永磁同步电机通过调节夹角来适应，其响应速度很快。为了使电梯有良好的起、制动舒适性和平层准确度，在系统中加入了准确的转子位置装置和电压电流检测装置，随时确定电机磁场的大小、方向。位置检测装置采用转子位置传感器（光电编码器或旋转变压器等）。轿厢负载检测装置可采用位置型、压力型等多种形式，对电梯负载进行预先测量并计算，给出恰当方向和大小的力矩，可输出开关量、模拟量（电压）和频率量（高频抗干扰性强，能远距离传送）等。

六：永磁同步电机和伺服电机如何区别

伺服电机有交流伺服和直流伺服之分，其中交流伺服又有同步和异步之分。同步交流伺服电动机其实就是永磁同步电机的一种。所谓永磁同步电机就是转子上不是线圈或感应材料，而是永磁体。

七：永磁同步电动机是不是都可以当做发电机

是的，永磁同步电耽机都可以作为发电机使用，不过这种电机的功率有限，一般就几十瓦，而且输出电压也不稳，效率较低。

由于功率和效率上的限制，永磁同步电机改两用每什么意义。

八：永磁同步电机技术问题

主要矛盾是：功率不够用，转速提高了功率就更不够用了。二种方案供选择：首选换电机，因为选用电机一般要留出20%的余量来预防万一，特别是在用变频器驱动时功率是有变化的，现在已经不够用了。重购电机时，最好买出厂前减速箱已经和电机安装好的，因为自己安装不如厂家安装的专业。

如不愿换电机，那么选减速箱时要选行星齿轮减速箱，它的传动效率比蜗轮减速箱高得多。蜗轮减速箱的优点是可以做的变速比很大，这使其他减速方式望尘莫及。

九：永磁同步电动机与无刷直流电动机的区别

直流无刷电动机的原理是和直流有碳刷的电动机是一样的，直流体现可以把方波看作是方向不同的两个直流电的组合（不是叠加），一会正，一会负，只有激样的电流才能使电动机电枢持续旋转，其实如果看有刷直流电动机中电枢的电流也是和这个电流一样，

十：永磁同步电机 的缺陷

交流永磁同步的调速是靠改变频率来实现的，需要变频器。永磁式同步电机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高的特点。和直流电机相比，它没有直流电机的换向器和电刷等需要更多维护给定用带来不便的缺点。相对异步电动机而言则比较简单，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好，但存在最大转矩受永磁体去磁约束，抗震能力差，高转速受限制，功率较小，成本高和起动困难等缺点