永磁同步电动机教材29901-PPT精选文档

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《永磁同步电机》幻灯片PPT

3 2
N3(iB
iC)
iiN N32
1 0
1 2 3 2
1 2
3 2
iiiC BA
PMSM电机的FOC控制策略
考虑变换前后总功率不变，可得匝数比应为 N 3 2
N2 3
可得
ii
21 30
1 2 3 2
1 2
3 2
iiiC BA
坐标系变换矩阵：
C3/2
2
1
3 0
1 2 3 2
1 2
3 2
C 2/3
1
2 3
1 2
1 2
0
3
2
3 2
PMSM电机的FOC控制策略
如果三相绕组是Y形联结不带零线，那么有
iAiBiC0
于是
3
i i
2 1
2
0 2
iA iB
2
iA iB
3 1 6
0
1 2
i i
PMSM电机的FOC控制策略
〔2〕Park〔2s/2r〕变换
U1
VF1
VF3
VF5
H1
译
A
码
H2
电
B
H3
路
VF4
VF6
VF2
C
Y联结三三通电方式的控制原理图
PMSM和BLDC电机的工作原理
vab
0
V d
2
t
van
0
2
3V d
1 3V d
M
Y联结三三通电方式相电压和线电压波形
t
a)
VF6VF1VF2导通时合成转矩
Tc 2
b) VF1VF2VF3导通是合成转矩

永磁同步电机 ppt课件

静止学习参数时电机无转动，分两步完成：发电压、大电流，这两步完成后学出电机参数D轴电感、Q轴电感、定子电阻。感应电动势根据给出的电机参数计算得出。
旋转学习参数电机有转动，分三步完成：发电压、大电流、旋转电机。前两步后学出电机参数D轴电感、Q轴电感、定子电阻，第三步学习出感应电动势。
在电机有负载的情况下需要静止学习参数。
永磁同步电机参数学习
学习完成后，读取电机参数： F870（PMSM感应电动势1000r/min） F871（PMSM D轴电感） F872（PMSM Q轴电感） F873（PMSM定子电阻）额定频率输出电压与F870参数的关系额定频率输出电压=（额定频率/1000）*F870参数 F876（空载注入电流）（异步电机参数学习后，读取参数F806~F809）
永磁同步电机
永磁同步电机与异步机
永磁同步电机交流异步机Байду номын сангаас
永磁同步电机基本原理
在电动机的定子绕组中通入三相电流，在通入电流后就会在电动机的定子绕组中形成旋转磁场，由于在转子上安装了永磁体，永磁体的磁极是固定的，根据磁极的同性相吸异性相斥的原理，在定子中产生的旋转磁场会带动转子进行旋转，最终达到转子的旋转速度与定子中产生的旋转磁极的转速相等
永磁同步电机相比交流异步电机优势
1、效率高、更加省电； 2、功率因数高，对电网影响小； 3、电机结构简单灵活； 4、可靠性高，故障率低； 5、体积小，重量轻； 6、起动力矩大、噪音小、温升低；
永磁同步变频调速功能应用
目前公司绝大部分产品都已添加同步机功能： E2000、E800、AC10、EP66、EM30、细纱机、伺服驱动器。在测试过程中如果涉及到新机测试、改板、换霍尔等情况时，均需要进行同步机测试。

永磁同步电机简介 ppt课件

永磁同步电机简介
武琦 2016/9/12
1
（1）永磁同步电机的发展现状（2）永磁同步电机控制技术发展状况（3）永磁同步电机控制系统的控制算法研究现状综述（4）永磁同步电机的热点问题研究（5）永磁同步电机的发展趋势
2
1. 永磁同步电机的发展现状
永磁同步电机的概念
（1）永磁同步电机有高动态性能，高效率，轻量化等特点，代表着21世纪电机驱动系统发展方向之一；
4
永磁同步电机的分类
转子磁铁
定子绕组
5
• PMSM按转子永磁体的结构可分为两种（1）表面贴装式（SM-PMSM）
直交轴电感Ld和Lq相同，定子磁场和转子磁场相互作用时不会产生磁阻转矩。
6
（2）内埋式（IPMSM）
交直轴感:Lq>Ld 气隙较小，有较好弱磁能力，易于实现弱磁控制，比较适合高速运行，但是有磁阻转矩，增加了转矩控制的复杂度。
矢量控制系统原理结构图
10
（2）继矢量控制之后，1984年德国鲁尔大学的 Depen Brock 又提出了交流电动机的直接转矩控制方法，其特点是直接采用空间电压矢量，直接在定子坐标系下计算并控制电机的转矩和磁通。
直接转矩控制原理图
11
3. 永磁同步电机控制系统的控制算法研究现状综述
永磁同步电机是一个多变量，强耦合的非线性系统。实际应用中电机的参数实时变化，且会受到外部干扰的影响，因此很多的先进控制算法被应用到交流控制系统来解决上述问题。（1）PI控制优点：经典控制策略，方法简单，既能提高静态精度，又能改善动态品质；缺点：PI控制法属于线性的控制方法，适应负载能力差，抗干扰能力差，控制性能不够稳定。（2）滑模变结构控制优点：不要求精确的数学模型，不受参数变化和外部扰动的影响；缺点：由于惯性，时间延迟等因素，存在抖振现象。

《永磁电机》PPT课件

5. 价格低廉
稀土材料: 退磁曲线即回复线，磁性能稳定！！
§24-2 永磁同步电机永磁代替电励磁电枢结构不变。
N S
星型
径向
切向
结构特点
➢不消耗励磁功率损耗小，效率高 ➢省去转子的滑环或电刷（电磁式同步电机）结构简单
永磁铁的工作特点
➢永磁铁的提供磁通和磁势不是常数永磁电机参数和运行的性
➢永磁的磁阻很大
第十八章同步电机概述复习交流电机一般问题（交流绕组、感应电势、磁势），了解同步电机原理、结构、励磁方式、技术指标、航空同步电机特色及发展状况。
*第十九章三相同步发电机对称运行原理重点介绍了同步电机电枢反应，推导出时空相量图，本章另一个重点是同步发电机的电势方程及相量图，这些是同步电机的基本理论，应当牢固掌握，同时，对同步发电机的负载特性及电抗测定方法应了解。
Hs H
1O1e004π0 A/ /m
79.577 8A 0A /m /m 磁滞回线
铁磁性材料的分类
➢软磁材料：矫顽力小于100A/m。用来组
成电机磁路，如定、转于冲片，以及其它导磁部分。
➢半硬磁材料：矫顽力为100~1000A/m。
可用于制作磁滞电动机转子，故也称磁滞材
料。在工作过程中常处于交变磁化状态。
硅钢纯铁
银铜真空铝
物质的磁性
r
性质相对导磁率
铁磁性
5000
铁磁性
7000
铁磁性
200000
反磁性 0.99983
反磁性 0.999983
反磁性
1.0
反磁性 1.00002
第一节永磁材料的基本性能
一．磁性材料基本概念二．永磁材料磁性能的主要参数

第六章永磁同步电机控制技术 ppt课件

利用电压误差校正d轴电流指令；
构造q轴电流的校正规律。
68
弱磁控制
• 双电流环法
➢沿用非弱磁区的控制结构
➢根据转速和转矩确定电流分配方案
➢电流环PI的改进
电流调节器极易饱和；弱磁区电流动态响应慢；常偏离最优点运行。
69
弱磁控制
• 现有几种弱磁控制方案
➢双电流环法 ➢单电流环法 ➢电压相位法
直流电压 PWM调制方式
dq电流分配方式永磁体磁链
57
弱磁控制
• 弱磁转折速度
➢弱磁点的判定
公式计算法空载转折速度电流跟踪误差判定法输出电压判定法
58
弱磁控制
• PMSM的运行范围
➢OA：MTPA运行区
转矩逐渐增大最大转矩点
59
弱磁控制
• PMSM的运行范围
➢AB：弱磁 I 区
17
数学模型
• 坐标系与坐标变换 • 不同坐标系下电机方程 • 模型框图 • 小结
18
数学模型
• 静止与旋转坐标系
➢三相静止坐标系(abc) ➢两相静止坐标系(ab0) ➢两相旋转坐标系(dq0)
同一空间矢量在不同坐标系下的投影 19
• 坐标变换
➢abc→ ab0
数学模型
➢ab → dq0
20
双电流环法单电流环法电压相位法电压幅值不能调节只有相位一个控制量电压幅值不能调节只有相位一个控制量直接给定q轴电压通过d轴电流进行调速70原理分析小信号模型q轴电压固定利用了高速区的强耦合性71运行点f点固定运行在由ef确定的直线上e点随速度升高向c点靠近给定速度和转矩下运行点s2偏离最优点s1带载能力下降72运行过程沿ef直线迅速由s1点运行到s2点同一转速不同负载同一负载不同转速由s1点运行到s2点接近最优运行点增加带载能力双电流环法单电流环法电压相位法电压幅值不能调节只有相位一个控制量电压幅值不能调节只有相位一个控制量电压幅值固定调节电压相位电压相位与转矩间为强非线性关系控制器不易设计电压相位法双电流环单电流环是否最优运行实际有偏差有偏差动态响应简单实现难度复杂较慢较简单弱磁区发生过流等保护不能采用封锁驱动脉冲的方式电机端三相短路保护逆变器电机端加装接触器q轴电流为0d轴电流维持弱磁惰行时接触器断开效率低无需切换效率高进出惰行区需特殊控制弱磁区运行在电压极限上较优几种弱磁方法各有特点静止坐标系下电机方程电压方程磁链方程定子磁链估计转子磁链估计转子角度估计纯积分的改进简单直接动态响应快估计精度依赖于参数准确性不适用于低速qsdsqsdscossindsqsdsqsqsdsqsdsqsdsqsdsqsds原方程原方程观测器观测器87状态观测器框图引入闭环校正环节参数鲁棒性高观测器收敛性问题不适用于低速电机凸极效应电感随转子位置角度而变化注入高频电压信号后电流中包含位置信息90电机凸极效应电机静止在0位置时注入高频电压的电流响应91电机凸极效应电机旋转时注入高频电压的电流响应基波电压与反电势作用产生基波电流高频电压产生含有位置信息的高频电流92高频信号注入法流程框图电流电流基波分量基波分量高频分量高频分量高频正序分量高频正序分量高频负序分量高频负序分量转子位置转子位置信息信息93高频信号注入法实验结果实测角度与观测角度实测角度与观测角度电流波形电流波形观测器法与高频信号注入法需结合使用高频信号注入法适用于低速观测器法适用于中高速需要电机具有较强的凸极效应信号处理复杂计算量大参数鲁棒性强适用于低速电机中速运行电机定子无电流惰行后重新投入运行基本流程初始状态

永磁同步电机介绍ppt课件

.
永磁同步电机的优点
一、同步电机的概念
1. 三相永磁同步电机转子由稀土永磁材料做成； 2. 永磁同步电机转子本身能产生固定方向的磁场； 3. 交流电定子旋转磁场“拖着”转子磁场（转子）转
动；因此工作时转子的转速一定等于同步转速，也因此叫
做同步电机。
.
永磁同步电机的优点
二、同步电机的优点
1、效率高：
▪ 由于磁路系统的小型化，绕组亦趋小，从而减少了电机的铜损和铁损，效率提高；
▪ 在转子上嵌人稀土永磁材料后，在正常工作时转子与定子磁场同步运行，转子绕组无感生电流，不存在转子电阻和磁滞损耗；
▪ 定子电流中无励磁电流分量，功率因数高，定子电流小，定子侧铜损下降，提高了电机效率。
.
永磁同步电机的优点
.
电机使用的主要问题
三、电机选型
电机节能改造或新定制设备，电机选型应应避免上述问题：
1、选用高能效电机-一级能效或二级能效电机
淘汰三级（含）能效以下电机已逐步强制淘汰。考虑到企业节能的需求和国家引导方向，应首选一级能效电机。
2、选择合理选择电机的功率
可先进行现场测试，取得测试报告后再选型。
3、合理的控制模式
二、同步电机的优点
2、功率因数高：
▪ 稀土永磁电机转子中无感应电流励磁，定子绕组呈现阻性负载，电机的功率因数近于1；
▪ 减小了定子电流，进一步提高了电机的效率。 ▪ 同时功率因数的提高，提高了电网的品质因数，减少了输变电线路
的损耗，输变电容量也可降低，节省电网投资。
3、起动力矩大：
▪ 在需要大启动转矩的设备（如某倍捻机）中，可以用较小容量的稀土永磁电机替代较大容量Y系列电机；
▪ 如用18.5kW 效能。

《永磁同步电动机》课件

面临的挑战与解决方案
成本问题
随着高性能永磁材料价格的上涨，永磁同步电动机的成本也随之增加。解决方案包括采用替代性材料、优化设计等降低成本。
控制精度问题
在某些高精度应用场景中，永磁同步电动机的控制精度仍需提高。解决方案包括采用先进的控制算法和传感器技术提高控制精度。
可靠性问题
在高温、高湿等恶劣环境下，永磁同步电动机的可靠性可能会受到影响。解决方案包括加强散热设计、提高材料耐久性等提高可靠性。
总结词
风力发电系统中应用永磁同步电动机，具有高效、可靠、低噪音等优点。
详细描述
风力发电系统需要能够在风能不稳定的情况下高效、可靠运行的电机，永磁同步电动机能够满足这些要求。其高效、可靠、低噪音的特性使得风力发电系统在能源利用效率和
可靠性方面具有显著优势。
THANKS
感谢观看
工作原理
永磁同步电动机通过控制器调节电机电流，使电机转子与定子磁场保持同步，从而实现电机的运转。其工作原理基于磁场定向控制和矢量控制技术。
种类与特点
种类
永磁同步电动机根据结构可分为表面贴装式、内置式和无铁心式等类型。
特点
永磁同步电动机具有效率高、节能效果好、运行稳定、维护方便等优点，广泛应用于工业自动化、新能源、电动汽车等领域。
05
CATALOGUE
永磁同步电动机的发展趋势与挑战
技术发展趋势
高效能化
随着技术的不断进步，永磁同步电动机的效率和性能不断提升，能够满足更多高效率、高负载的应用需求。
智能化
随着物联网、传感器等技术的发展，永磁同步电动机的智能化水平不断提高，可以实现远程监控、故障诊断等功能。
紧凑化
为了适应空间受限的应用场景，永磁同步电动机的尺寸和重量不断减小，同时保持高性能。

永磁同步电机PPT课件

永磁同步电动机的转子磁路结构
1. 表面式转子磁路结构 2. 内置式转子磁路结构 3. 爪极式转子磁路结构 4. 隔磁措施
2、内置式转子磁路结构
永磁体位于转子内部，永磁体外表面与定子铁心内圆之间有铁磁物质制成的极靴，极靴中可以放置铸铝笼或铜条笼，起阻尼或(和)起动作用，动、稳态性能好，广泛用于要求有异步起动能力或动态性能高的永磁同步电动机。内置式转子内的永磁体受到极靴的保护，其转子磁路结构的不对称性所产生的磁阻转矩也有助于提高电动机的过载能力和功率密度，而且易于
永磁同步电动机
主磁场方向不同：径向磁场式和轴向磁场式。
电枢绕组位置：内转子式（常规式）和外转子式。
转子有无起动绕组：无起动绕组电动机（常称为调速永磁同步电动机）和有起动绕组电动机（常称为异步起动永磁同步电动机）。
供电电流波形：可分为矩形波永磁同步电动机（简称为无刷直流电动机）和正弦波永磁同步电动机（简称为永磁同步电动机）。
1. 表面式转子磁路结构 2. 内置式转子磁路结构 3. 爪极式转子磁路结构 4. 隔磁措施
3、爪极式转子磁路结构
1—左法兰盘 2—圆环形永磁体 3—右法兰盘 4—非磁性转轴
3、爪极式转子磁路结构
左右法兰盘的爪数相同，且两者的爪极互相错开，沿圆周均匀分布，永磁体轴向充磁，因而左右法兰盎的爪极分别形成极性相异，相互错开的永磁同步电动机的磁极。爪极式转子结构永磁同步电动机的性能较低，又不具备异步起动能力，但结构和工艺较为简单。
1、表面式转子磁路结构
插入式转子结构使用特点
这种结构可充分利用转子磁路的不对称性所产生的磁阻转矩，提高电动机的功率密度，动态性能较凸出式有所改善，制造工艺也较简单，常被某些调速永磁同步电动机所采用。但漏磁系数和制造成本都较凸出式大。

永磁同步电动机教材

（ 3 ）异步电机的功率因数永远小于 1 ，而同步电机的功率因数可以用励磁电流来调节，可以滞后，可以超前。
同步电机与感应（异步）电机的区别（续）
（ 4 ）同步电机和异步电机的定子是一样的，而转子绕阻不同。同步电机的转子除励磁绕组外，还有一个自身短路的阻尼绕阻。当同步机在恒频下运行时，阻尼绕阻有助于抑制重载时发生的震荡。但当同步电机重载转速闭环下变频调速运行时，阻尼绕阻便失去它的主要作用，却增加了数学模型的复杂性。（ 5 ）异步电机的气隙都是均匀的，而同步电机则有隐极式和显极式之分。隐极式电机气隙是均匀的，而显极式电机的气隙磁阻不均匀，对于电励磁的电机直轴磁阻小，交轴磁阻大。对于永磁电机直轴磁阻大，交轴磁阻小。
感应电机变频调速
• 感应电机，特别是笼型感应电机，结构简单、牢固，价格便宜，运行可靠，无需维护，在交流传动中得到了极为广泛的应用。感应电机采用变频调速技术后，调速范围广，调速时因转差功率不变而无附加能量损失，是一种性能优良的高效的调速方式，是交流电机调速传动发展的主要方向。 • 在变频调速系统中，由变频器提供给电机的频率变化的电压或电流激励均是非正弦的，除基波外，还包含大量的谐波。分析表明，决定感应电机变频运行特性的主要还是基波，谐波分量只起着使电机电压或电流畸变、产生谐波损耗、恶化力能指标、引起转矩脉动的作用。
转差功率中转子铜损部分的消耗是不可避免的，但在这类系统中，无论转速高低，转差功率的消耗基本不变，因此效率最高。上述的第⑤、 ⑥两种调速方法属于此类。其中变极对数只能有级调速，应用场合有限。只有变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，取代直流调速，是最有发展前途的。 3. 变频调速
永磁同步电动机的总体结构

永磁同步电机原理及其应用ppt课件

医疗机械领域传统高速旋转的整流子电机不仅缺点率高，且寿命短、噪声大、无法做消毒处置。用电子换向无刷直流永磁电机可以极大的提高任务可靠性，降低噪声，延伸寿命，是开发新一代医疗器械的关键。
永磁同步变频调速电机运用案例
家电行业领域由于永磁电机在低运转时效率极高，可以有效的降低频繁启动的损耗，是实现家电节能的较佳技术途径之一。
永磁同步电机相比交流异步电机优势
c、由于永磁同步电机功率因数高，这样相比异步电机其电机电流更小，相应地电机的定子铜耗更小，效率也更高。
d、系统效率高：永磁电机参数，特别是功率因数，不受电机极数的影响，因此便于设计成多极电机〔如可以100极以上〕，这样对于传统需求经过减速箱来驱动负载电机，可以做成直接用永磁同步电机驱动的直驱系统，从而省去了减速箱，提高了传动效率。
永磁同步变频调速电机运用案例
船舶电力推进领域推进电机是船舶综合电力系统的重要组成部分、永磁同步推进电机具有体积小、分量轻、效率高、噪声低、易于实现集中遥控、可靠性高、可维护性好等优点，是船舶推进电机的理想选择。
永磁同步变频调速电机运用案例
挤出机领域螺杆驱动电机是挤出机动力系统的重要组成部分、永磁同步电机具有体积小、分量轻、效率高、噪声低、可靠性高、可维护性好等优点，是挤出机驱动电机的理想选择。
永磁同步电机相比交流异步电机优势
5、体积小，功率密度大：
永磁同步变频调速电机体积小，功率密度大的优势，集中表达在驱动低速大扭矩的负载时，一个是电机的极数的增多，电机体积可以减少。还有就是：电机效率的增高，相应地损耗降低，电机温升减小，那么在采用一样绝缘等
级的情况下，电机的体积可以设计的更小；电机构造的灵敏性，可以省去电机内许多无效部分，如绕组端部，转子端环等，相应体积可以更小。

永磁同步电机工作原理及控制策略幻灯片PPT

无刷直流电机
永磁体的弧极为180度，永磁体产生的气隙磁场呈梯形波分布，线圈内感应电
动势亦是交流梯形波
定子绕组为Y或联结三相整距绕组
由于气隙较大，故电枢反响很小
PMSM和BLDC电机的构造
正弦波永磁同步电机永磁体外表设计成抛物线，极弧大体为
120度
定子绕组为短距、分布绕组
定子由正弦波脉宽调制〔SVPWM〕的电压型逆变其供电，三相电流为正弦或准正弦波
ua
1
逆变器非零电压矢量输出时 0
3Ud
的相电压波形、幅值和电压
永磁同步电动机在转子旋转坐标系d-q中的数学模型可以表达如下：
定子电压：定子磁链：电磁转矩：
u dR sidd d tdr q uqR siqd d tqr d
dLdid f
q Lqiq
T e 3 2 p n fiq (L d L q ) id iq
PMSM和BLDC电机的工作原理
cos sin C2s/2rsin cos
PMSM电机的FOC控制策略
〔3〕电压空间矢量
+
SA
SB
SC
Ud
SA
SB
SC
-
PWM逆变器模型
由三组六个开关
〔 SA ,SA ,SB ,SB ,SC ,SC〕组成。由于 S A 与 S A 、S B 与 S B 、S C 与 S C 之间互为反向，即一个接通，
C 2/3
1
2 3
1 2
1 2
0
3
2
3 2
PMSM电机的FOC控制策略
如果三相绕组是Y形联结不带零线，那么有
iAiBiC0
于是
3
i i

永磁同步电机课件

通过集成传感器和智能化技术，实现对电机运行状态的实时监测和故障诊断，提高电机的可靠性和寿命。
先进控制算法
采用先进的控制算法和策略，实现电机的快速响应、高精度控制和节能运行。
应用拓展
新能源汽车
随着新能源汽车市场的不断扩大，永磁同步电机在电动汽车、混合动力汽车等领域的应用越来越广泛。
工业自动化
可靠性
寿命
永磁同步电机的寿命较长，能够在恶劣的环境下稳定运行。
维护
永磁同步电机维护成本较低，因为其结构简单，部件较少。
05
永磁同步电机的优化设计
材料选择
01
02
03
永磁材料
选择具有高磁导率、高矫顽力和高剩磁的永磁材料，如钕铁硼和钐钴等，以提高电机的性能。
导磁材料
选用具有高磁导率和低损耗的导磁材料，如硅钢片和坡莫合金等，以降低电机的铁损和涡流损耗。
保护等，以防止电机在异常情况下损坏。
04
控制器的设计需要考虑到电机的参数、控制算法、控制精度和动态响应等因素，以确保电机能够高效、稳定地运行。
驱动器
驱动器是永磁同步电机控制系统的执行机构，负责将控制器发出的控制指令转换为电机的实际运行状态。
驱动器的设计需要考虑到电机的参数、驱动能力、效率、可靠性和安全性等因素，以确保电机能够高效、稳定地运行。
应用
永磁同步电机广泛应用于工业自动化、电动汽车、风力发电等领域，特别是在需要高效率、高转矩密度和宽广调速范围的场合。
02
永磁同步电机的结构
定子
绕组
定子绕组是永磁同步电机中的重要组成部分，通常由铜线绕制而成，其作用是产生磁场。
铁芯
定子铁芯由硅钢片叠压而成，用于固定和加强定子绕组，同时帮助集中磁力线。

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调速永磁同步电动机结构示意图
l－转轴 2－轴承 3－端差 4－定子绕组 5－机座 6－定子铁心 7，8－永磁体 9－转子铁心 10—风扇 11—风罩 12－位置、速度传感器 13，14－电缆 15－专用变频驱动器
永磁同步电动机的转子结构
表面式转子磁路结构
1）凸出式 1－永磁体
2）插入式 2－转子铁心 3－转轴
• 为了保证永磁电机的电气性能不发生变化，能长期可靠地运行，要求永磁材料的磁性能保持稳定。通常用永磁材料的磁性能随环境、温度和时间的变化率来表示其稳定性，主要包括热稳定性、磁稳定性、化学稳定性和时间稳定性。
永磁同步电动机
概述
• 永磁同步电动机的运行原理与电励磁同步电动机相同，但它以永磁体提供的磁通替代后者的励磁绕组励磁，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，省去了励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度。因而它是近年来研究得较多并在各个领域中得到越来越广泛应用的一种电动机。
永磁材料
永磁电机的性能、设计制造特点和应用范围都与永磁材料的性能密切相关。永磁材料种类众多，性能差别很大。因此，在研究永磁电机之前，首先从设计制造电机的需要出发，了解电机中最常用的三种主要永磁材料（铁氧体、铝镍钴、钕铁硼）的基本性能，包括磁性能、物理性能，选用时的注意事项。
永磁体的磁稳定性
• 以前，由于同步电动机存在着自身的弱点（起动费事，必须由异步电动机拖动，重载时有振荡和失步的危险），一般工业设备很少用。变频调速技术弥补了这些缺点：起动时变频器频率逐渐上升，转速也逐渐提高，不需其他起动设备；失步问题是由于同步转速不变，转子落后的角度过大引起的，而变频调速中的转速和转矩闭环控制，可以随时调节同步转速，避免了失步现象。由于同步电机的固有优点使同步电机的变频调速成为交流调速的一个很有潜力的发展方向。
1．表面凸出式结构简单、制造成本较低、转动惯量小等优点，在矩形波永磁同步电动机和恒功率运行范围不宽的正弦波永磁同步电动机中得到了广泛应用。此外，表面凸出式转子结构中的永磁磁极易于实现最优设计，使之成为能使电动机气隙磁密波形趋近于正弦波的磁极形状，可显著提高电动机乃至整个传动系统的性能。 2．表面插入式可充分利用转子磁路的不对称性所产生的磁阻转矩，提高电动机的功率密度，动态性能较凸出式有所改善，制造工艺也较简单，常被某些调速永磁同步电动机所采用。但漏磁系数和制造成本都较凸出式大。
永磁同步电动机的总体结构
1. 高效永磁同步电动机结构示意图
l－转轴 2－轴承 3－端差 4－定子绕组 5－机座 6－定子铁心 7－转子铁心 8－永磁体 9－起动笼 10—风扇 11—风罩
永磁直流无刷电动机结构示意图
l－转轴 2－前端差 3－螺钉 4－调整垫片 5－轴承 6－定子组件 7－永磁转子组件 8－位置传感器转子 9－后端差 10—位置传感器定子
（ 3 ）异步电机的功率因数永远小于 1 ，而同步电机的功率因数可以用励磁电流来调节，可以滞后，可以超前。
同步电机与感应（异步）电机的区别（续）
（ 4 ）同步电机和异步电机的定子是一样的，而转子绕阻不同。同步电机的转子除励磁绕组外，还有一个自身短路的阻尼绕阻。当同步机在恒频下运行时，阻尼绕阻有助于抑制重载时发生的震荡。但当同步电机重载转速闭环下变频调速运行时，阻尼绕阻便失去它的主要作用，却增加了数学模型的复杂性。（ 5 ）异步电机的气隙都是均匀的，而同步电机则有隐极式和显极式之分。隐极式电机气隙是均匀的，而显极式电机的气隙磁阻不均匀，对于电励磁的电机直轴磁阻小，交轴磁阻大。对于永磁电机直轴磁阻大，交轴磁阻小。
永磁同步电动机
电机是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换的电磁装置。为了在电机内建立必需的气隙磁场，可以有两种方法。 1. 在电机绕组内通以电流来产生磁场
如普通的直流电机和同步电机。要专门设置励磁绕组，通入直流电，来建立气隙磁场。电机体积增大，励磁功率造成电机发热，效率降低。感应（异步）电机要通过三相定子绕组从电网吸收感性无功电流来建立气隙磁场。电机功率因数低，效率也有所降低。
2. 由永磁体来产生磁场
由于永磁材料的固有特性，它经过预先磁化[充磁]以后，不再需要外加能量就能在其周围空间建立磁场。这既可简化电机结构，又可节约能量。
• 与传统的电励磁电机相比，永磁电机，特别是稀土永磁电机具有结构简单，运行可靠；体积小，质量轻；损耗少，效率高；电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点。因而应用范围极为广泛，几乎遍及航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。 • 永磁同步电动机与感应电动机相比，不需要无功励磁电流可以显著提高功率因数(可达到1、甚至容性)，减少了定子电流和定子电阻损耗，而且在稳定运行时没有转子电阻损耗，进而可以因总损耗降低而减小风扇(小容量电机甚至可以去掉风扇)和相应的风摩损耗，从而使其效率比同规格感应电动机可提高2—8个百分点。
永磁同步电动机分类
• 永磁同步电动机分类方法比较多：按工作主磁场方向的不同，可分为径向磁场式和轴向磁场式；按电枢绕组位置的不同，可分为内转子式 ( 常规式 ) 和外转子式；按转子上有无起动绕组，可分为无起动绕组的电动机 (用于变频器供电的场合，利用频率的逐步升高而起动，并随着频率的改变而调节转速，常称为调速永磁同步电动机 ) 和有起动绕组的电动机 ( 既可用于调速运行又可在某一频率和电压下利用起动绕组所产生的异步转矩起动，常称为异步起动永磁同步电动机)；按供电电流波形的不同，可分为矩形波永磁同步电动机和正弦波永磁同步电动机 ( 简称永磁同步电动机 ) 。异步起动永磁同步电动机用于频率可调的传动系统时，形成一台具有阻尼(起动)绕组的调速永磁同步电动机。
同步电机与感应（异步）电机的区别
同步电机与感应（异步）电机的区别在于：（1）同步电机的转速严格的与电源频率保持同步，转差为零，而异步电机的转速永远低于同步转速，转差不为零，可以靠控制转差来调速。
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（2）异步机的磁场靠定子供电产生，而同步电机的磁场花样很多，一般大中型同步电机在转子侧采用独立的直流励磁，小容量的同步电机采用永久磁铁（磁场不变），磁阻式同步机完全靠定子励磁（靠凸极磁阻的变化产生同步转矩）。