《永磁同步电机的结构分类及其特点分析》1400字

永磁同步电机的结构，分类及其特点分析综述1.1永磁同步电机的结构永磁同步电动机与其他同步电动机相同，包括定子、转子两部分，电机具体结构如图2-1。其中，定子与普通感应电动机基本相同，由定子铁芯、三相对称电枢绕组、机壳和端盖组成。电枢绕组一般有三种类型：全节距绕组、分布短节距绕组和非常规绕组。通常，为了最大限度地消除MMF谐波，永磁同步电机采用短距离分布绕组。采用永磁材料代替永磁同步电机转子励磁绕组，省去了传统电机励磁线圈、电刷等一系列硬件结构，使运行过程更加安全可靠。转子主要负责在气隙中提供强磁场。实际上，它是通过转轴、铁芯、永磁钢等硬件设施以及定子上的绕组的相互配合和感应来完成自身的转动。根据电机理论，当向定子绕组输入工作电流时，便产生了一个旋转磁场，磁场的具体速度表达计算式n为：n=60f式中，n是电机转速，fs为电流频率，pn以为电机包含的极对数图2-1永磁同步电机截面图1.2永磁同步电机的分类永磁同步电动机按不同的标准可分为多种。主磁场有径向和轴向两个方向；由于永磁电机结构简单，转子多为多级转子，有两种单极子，分别对应于两种电机：产生梯形波的无刷直流电机（BDCM）和产生正弦波的永磁同步电机（PMSM）；由下图可以看出，根据永磁体与整个电机的相对位置，可分为表面凸出式、表面埋入式和埋入式三种表面凸出式永磁同步电动机定转子间磁路分布均匀。永磁材料的磁导率与空气的磁导率非常接近。因此，这种结构的重要特点是直轴和交轴上的电感值基本相等，与转子位置无关。嵌入式永磁同步电动机应用广泛，其特点是横轴电感大。另外，这种电机转子直径小，结构简单，减小了系统的转动惯量，有利于提高电机的控制性能。嵌入式永磁同步电动机由于其磁路气隙小，应用范围较窄，一般只适用于某些高速场合。凸出式嵌入式内埋式图2-2永磁同步电机转子结构图1.3永磁同步电机的特点(1)永磁同步电机本身的功率因数高由于永磁同步电动机的磁场是由永磁体产生的，因此不需要无功功率。它只需要从电网中提取有功功率就可以做外部工作。因此，永磁同步电动机的功率因数很高。当电机满载时，永磁同步电机的功率因数甚至可以接近1，但异步电机需要部分无功功率产生磁场，以保证电机的正常运行。也就是说，永磁同步电动机的功率因数高于异步电动机。因此，当选用永磁同步电动机作为工作电动机时，理论上可以降低配套开关柜和电缆的规格，也可以降低电动机的供电（变压器）容量。(2)永磁同步电机工作效率高由于相比异步电动机，永磁同步电动机不需要对转子通入励磁电流，因此其工作效率要比异步电动机高，无论在任何速度点都能够比异步电动机更节能，特别是在轻载时效率值要高很多，这种高效的性能也就显得格外明显，即永磁同步电机工作效率极高，因为非常节能。另外就是其高效运行范围也非常宽，在25%～120%范围内效率都能够达到大于90%。(3)永磁同步电机具有发热量小，结构简单，体积小，电机冷却系统噪声低主要原因是其磁场是由转子永磁体产生的，因此不用像其他电机那样通过电流励磁来产生磁场，也就不会在绕组上产生能量损失，即铜耗。也是因为转子在运行过程中不需要电流，因此这一特性也导致了电动机温升不会像其他电机那么高，所以其冷却系统就能做到冷却系统结构比其他电机的冷却系统结构简单，在电机的体积，噪声方面也能实现最小化。永磁同步电机系统（PMSM）采用全封闭结构之所以永磁同步电机能够采用全封闭结构，是因为永磁同步电机能够做到传动齿轮磨损极小，传动齿轮噪声极小，甚至可以