永磁同步電機(jī)的原理和結(jié)構(gòu)

《永磁同步電機(jī)的原理和結(jié)構(gòu)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、WORD格式編輯整理第一章永磁同步電機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)1.1永磁同步電機(jī)的基本工作原理永磁同步電機(jī)的原理如下在電動(dòng)機(jī)的定子繞組中通入三相電流，在通入電流后就會(huì)在電動(dòng)機(jī)的定子繞組中形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，由于在轉(zhuǎn)子上安裝了永磁體，永磁體的磁極是固定的，根據(jù)磁極的同性相吸異性相斥的原理，在定子中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，最終達(dá)到轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度與定子中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁極的轉(zhuǎn)速相等，所以可以把永磁同步電機(jī)的起動(dòng)過(guò)程看成是由異步啟動(dòng)階段和牽入同步階段組成的。在異步啟動(dòng)的研究階段中，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是從零開(kāi)始逐漸增大的，造成上訴的主要原因是其在異步轉(zhuǎn)矩、永磁發(fā)電制動(dòng)轉(zhuǎn)矩、等一

2、系列的因素共同作用下而引起的，所以在這個(gè)過(guò)程中轉(zhuǎn)速是振蕩著上升的。在起動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)就是以這轉(zhuǎn)矩來(lái)得以加速的，其他的轉(zhuǎn)矩大部分以制動(dòng)性質(zhì)為主。在電動(dòng)機(jī)的速度由零增加到接近定子的磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速時(shí)，在永磁體脈振轉(zhuǎn)矩的影響下永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速有可能會(huì)超過(guò)同步轉(zhuǎn)速，而出現(xiàn)轉(zhuǎn)速的超調(diào)現(xiàn)象。但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的轉(zhuǎn)速振蕩后，最終在同步轉(zhuǎn)矩的作用下而被牽入同步。1.2永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)主要是由轉(zhuǎn)子、端蓋、及定子等各部件組成的。一般來(lái)說(shuō)，永磁同步電機(jī)的最大的特點(diǎn)是它的定子結(jié)構(gòu)與普通的感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)非常非常的相似，主要是區(qū)別于轉(zhuǎn)子的獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與其它電機(jī)形成了差別

3、。和常用的異步電機(jī)的最大不同則是轉(zhuǎn)子的獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)子上放有高質(zhì)量的永磁體磁極。由于在轉(zhuǎn)子上安放永磁體的位置有很多選擇，所以永磁同步電機(jī)通常會(huì)被分為三大類：內(nèi)嵌式、面貼式以及插入式，如圖1.1所示。永磁同步電機(jī)的運(yùn)行性能是最受關(guān)注的，影響其性能的因素有很多，但是最主要的則是永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)。就面貼式、插入式和嵌入式而言，各種結(jié)構(gòu)都各有其各自的優(yōu)點(diǎn)。專業(yè)知識(shí)分享WORD格式編輯整理圖1-1面貼式的永磁同步電機(jī)在工業(yè)上是應(yīng)用最廣泛的，其最主要的原因是其擁有很多其他形式電機(jī)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，例如其制造方便，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性比較小以及結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單等。并且這種類型的永

4、磁同步電機(jī)更加容易被設(shè)計(jì)師來(lái)進(jìn)行對(duì)其的優(yōu)化設(shè)計(jì)，其中最主要的方法是，將其分布結(jié)構(gòu)改成正弦分布后能夠帶來(lái)很多的優(yōu)勢(shì)，例如應(yīng)用以上的方法能夠很好的改善電機(jī)的運(yùn)行性能。插入式結(jié)構(gòu)的電機(jī)之所以能夠跟面貼式的電機(jī)相比較有很大的改善是因?yàn)樗浞值睦昧怂O(shè)計(jì)出的磁鏈的結(jié)構(gòu)有著不對(duì)稱性所生成的獨(dú)特的磁阻轉(zhuǎn)矩能大大的提高了電機(jī)的功率密度，并且在也能很方便的制造出來(lái)，所以永磁同步電機(jī)的這種結(jié)構(gòu)被比較多的應(yīng)用于在傳動(dòng)系統(tǒng)中，但是其缺點(diǎn)也是很突出的，例如制作成本和漏磁系數(shù)與面貼式的相比較都要大的多。永磁同步電機(jī)中的永磁體是被安置在轉(zhuǎn)子的內(nèi)部，相比較而言其結(jié)構(gòu)雖然比較復(fù)雜，

5、但卻有幾個(gè)很明顯的優(yōu)點(diǎn)是毋庸置疑的，因?yàn)橛泻苊黠@的它跟面貼式的電機(jī)相比較就會(huì)產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)矩；因?yàn)樵谵D(zhuǎn)子永磁體的安裝方式是選擇嵌入式的，所以永磁體在被去磁后所帶來(lái)的一系列的危險(xiǎn)的可能性就會(huì)很小，因此電機(jī)能夠在更高的旋轉(zhuǎn)速度下運(yùn)行但是并不需要考慮轉(zhuǎn)子中永磁體是否會(huì)因?yàn)殡x心力過(guò)大而被破壞。為了體現(xiàn)永磁同步電機(jī)的優(yōu)越性能，與傳統(tǒng)異步電機(jī)來(lái)進(jìn)行比較，專業(yè)知識(shí)分享WORD格式編輯整理永磁同步電機(jī)特別是最常用的稀土式的永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠性很高；體積非常的小，質(zhì)量特別的輕；損耗也相對(duì)較少，效率也比較高；電機(jī)的形狀以及大小可以靈活多樣的變化等比較明顯的

6、優(yōu)點(diǎn)。正是因?yàn)槠鋼碛羞@么多的優(yōu)勢(shì)所以其應(yīng)用范圍非常的廣泛，幾乎遍及航空航天、國(guó)防、工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和日常生活等的各個(gè)領(lǐng)域。永磁同步電動(dòng)機(jī)與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比，可以考慮不輸入無(wú)功勵(lì)磁電流，因此可以非常明顯的提高其功率因素，進(jìn)而減少了定子上的電流以及定子上電阻的損耗，而且在穩(wěn)定運(yùn)行的時(shí)候沒(méi)有轉(zhuǎn)子電阻上的損耗，進(jìn)而可以因總損耗的降低而減小風(fēng)扇（小容量的電機(jī)甚至可以不用風(fēng)扇）以及相應(yīng)的風(fēng)磨損耗，從而與同規(guī)格的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比較其效率可以提高2-8個(gè)百分點(diǎn)。1.3永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)特性先對(duì)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行研究，在分析定子和轉(zhuǎn)子的磁動(dòng)勢(shì)間的轉(zhuǎn)速關(guān)系時(shí)，所以轉(zhuǎn)子的磁動(dòng)

7、勢(shì)相應(yīng)的轉(zhuǎn)速也為nr/min，所以定子的電流相應(yīng)的頻率是f=,因?yàn)槎ㄗ有D(zhuǎn)的磁動(dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)速度是由定子上的電流產(chǎn)生的，所以應(yīng)為(1.1)可以看出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度是與定子的磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速相等的。對(duì)于永磁同步電機(jī)的電壓特性研究，可以利用電動(dòng)機(jī)的慣例來(lái)直接寫(xiě)出它的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式（1.2）對(duì)于永磁同步電機(jī)的功率而言，同樣根據(jù)發(fā)電機(jī)的慣例能夠得到永磁同步電機(jī)的電磁功率為（1.3）對(duì)于永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩而言，在恒定的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩和功率是成正比的，所以可以得到以下公式專業(yè)知識(shí)分享WORD格式編輯整理（1.4）專業(yè)知識(shí)分享WORD格式編輯整理第二章永磁同步電機(jī)物理模型開(kāi)環(huán)

8、仿真2.1永磁同步電機(jī)模塊及仿真下面對(duì)永磁同步電機(jī)物理模型的開(kāi)環(huán)進(jìn)行仿真，在仿真之前先介紹各個(gè)單元模塊，以便