永磁同步電動機的工作原理與電勵磁同步電動機相同，但它以永磁體替代勵磁繞組勵磁，使電動機結構更簡單，降低了加工和裝配費用，且省去了容易出問題的集電環(huán)和電刷，提高了電動機運行的可靠性。又因無需勵磁電流，省去了勵磁損耗，提高了電動機的效率和功率密度。因此，永磁同步電動機是近年來研究得較多并在各個領域中得到越來越廣泛應用的一種電動機。

永磁同步電動機分類方法較多:按工作主磁場方向，可分為徑向磁場式和軸向磁場式;按電樞繞組位置，可分為內轉子式和外轉子式;按轉子上有無起動繞組，可分為無起動繞組式(用于變頻器供電的場合，利用頻率的逐步升高而起動，并隨著頻率的改變而調節(jié)轉速，常稱為調速永磁同步電動機〉和有起動繞組式(既可用于調速運行，又可在某一頻率和電壓下利用起動繞組所產生的異步轉矩起動，常稱為異步起動永磁同步電動機);按供電電流波形，可分為矩形波永磁同步電動機和正弦波永磁同步電動機(簡稱永磁同步電動機)。

1、永磁同步電動機的結構 

永磁同步電動機也由定子、轉子和端蓋等部件構成。定子與普通感應電動機基本相同，也采用疊片結構以減小電動機運行時的鐵耗。轉子鐵心可以做成實心的，也可以用疊片疊壓而成。電樞繞組既可以采用集中整距繞組，也可以采用分布短距繞組和非常規(guī)繞組。一般來說，矩形波永磁同步電動機通多采用集中整距繞組，而正弦波永磁同步電動機更多采用分布短距繞組。

　　永磁同步電動機與其他電動機的最主要區(qū)別是轉子磁路結構，一般可分為表面式、內置式和爪極式三種。

　　(1)表面式轉子磁路結構。在這種磁路結構中，永磁體通常呈瓦片形，提供的磁通方向為徑向，永磁體外表面一般套以非磁性套筒或在永磁體表面包以無緯玻璃絲帶來加以保護。表面式轉子磁路結構又分為凸出式和插人式兩種，如圖2-6所示。對采用稀土永磁體的電動機來說，由于永磁材料的相對磁導率接近于 1，所以表面凸出式轉子在電磁性能上屬于隱極轉子結構，而表面插人式轉子屬于凸極轉子結構。

　　1)表面凸出式轉子結構具有結構簡單、制造成本較低、轉動慣量小等優(yōu)點， 在矩形波永磁同步電動機和恒功率運行范圍不寬的正弦波永磁同步電動機中得到了廣泛應用。此外，其永磁磁極形狀易于實現(xiàn)更優(yōu)設計，使電動機氣隙磁密波形趨于正弦波，從而顯著提高了電動機乃至整個傳動系統(tǒng)的性能。

　　2)表面插入式轉子結構可充分利用轉子磁路的不對稱所產生的磁阻轉矩， 提高電動機的功率密度，動態(tài)性能比凸出式有所改善，制造工藝也較簡單，常被某些調速永磁同步電動機所采用。但漏磁系數(shù)和制造成本比凸出式大。

　　總之，表面式轉子磁路結構制造工藝簡單、成本低，應用較為廣泛，尤其適用于矩形波永磁同步電動機。但因轉子表面無法安放起動繞組，無異步起動能力，不適用于異步起動永磁同步電動機。

　　(2)內置式轉子磁路結構。在這種磁路結構中，永磁體位于轉子內部，永磁 體外表面與氣隙之間有鐵磁物質制成的極靴，極靴中可以放置鑄鋁籠或銅條籠，起阻尼或起動作用。這種結構動、穩(wěn)態(tài)性能好，廣泛用于要求有異步起動能力或動態(tài)性能高的永磁同步電動機。按永磁體磁化方向與轉子旋轉方向的相互關系，內置式轉子磁路結構又可分為徑向式、切向式和混合式三種。

　　1)內置徑向式轉子磁路結構。這種結構(見圖2 - 7)的優(yōu)點是漏磁系數(shù)小、轉軸上不需采取隔磁措施、極弧系數(shù)易于控制、轉子沖片機械強度高、安裝永磁體后轉子不易變形等。圖2 - 7 Ca)是早期采用的轉子磁路結構，現(xiàn)己較少采用;圖2 - 7 Cb)和圖2 - 7 Cc)中，永磁體軸向插入永磁體槽中并通過隔磁磁橋限制漏磁通，其具有結構簡單、運行可靠、轉子機械強度高的優(yōu)點，近年來應用較為廣泛;圖2 - 7 Cd)是外轉子永磁同步電動機所采用的一種內置徑向式轉子磁路結構。

　　2)內置切向式轉子磁路結構。這種結構(見圖2 - 8)的漏磁系數(shù)較大，并 且需采用相應的隔磁措施，制造工藝和成本比徑向式結構有所增加。其優(yōu)點在于一個極距下的磁通由相鄰兩個磁極并聯(lián)提供，可得到較大的單極磁通(也稱每極磁通)。尤其當電動機極數(shù)較多、徑向式結構不足以提供單極磁通時，這種結構的優(yōu)勢就顯得更為突出。此外，采用這種結構的永磁同步電動機的磁阻轉矩可占總電磁轉矩的40%，這對充分利用磁阻轉矩、提高電動機功率密度和擴展電動機的恒功率運行范圍都是極為有利的。

　　3)內置混合式轉子磁路結構。這種結構(見圖2 - 9)集中了徑向式和切向 式轉子結構的優(yōu)點，但其結構和制造工藝較為復雜，制造成本也較高。

　　(3)爪極式轉子磁路結構。這種結構通常由兩個帶爪的法蘭盤和一個圓環(huán)形 的永磁體構成，如圖2 -10所示。左、右法蘭盤的爪數(shù)相同，且兩者的爪極相互錯開，沿圓周均勻分布，永磁體軸向充磁，因而左、右法蘭盤的爪極分別形成極性相異、相互錯開的永磁同步電動機的磁極。爪極式轉子結構的永磁同步電動機性能較低，又不具備異步起動能力，但結構和工藝較為簡單。

2、永磁同步電動機的穩(wěn)態(tài)運行 

　　永磁同步電動機與電勵磁凸極同步電動機有著相似的內部電磁關系，故可采用雙反應理論來研究。需要指出的是，由于永磁同步電動機轉子直軸磁路中永磁體的磁導率很小(對稀土永磁來說其相對磁導率約為1)，使得電動機直軸電樞反應電感一般小于交軸電樞反應電感，分析時應特別注意這一點。

3、永磁同步電動機的損耗分析　　

　　永磁同步電動機穩(wěn)態(tài)運行時的損耗包括四項:①定子繞組銅損耗，主要是由于定子繞組通過電流產生的電阻損耗;②鐵心損耗，主要是定子鐵心中通過的交變磁場引起的渦流損耗和磁滯損耗;③機械損耗，是電動機旋轉過程中產生的摩擦損耗;④雜散損耗，主要是由定子漏磁通和定子、轉子的各種高次諧波在導線、鐵心及其他金屬部件內所引起的損耗。

4、永磁同步電動機的更佳效率點分析

　　異步起動永磁同步電動機通常被用作高效電動機以替代力能指標較低的感應電動機，調速永磁同步電動機也為了減小變頻電源的視在容量而要求電動機具有較高的效率和功率因數(shù)。因此，有必要進一步研究分析永磁同步電動機的更佳效率點。

下面分析周期性負載下永磁同步電動機的動態(tài)效率:

　　永磁同步電動機若在運行中所加 負載為恒定，則電動機籠型繞組中應沒有電流，轉速穩(wěn)定在同步轉速上。這時電動機效率可達90%以上，功率因數(shù)(感性)也接近于1。但當負載換為周期性變化的負載時，隨著負載不斷地作周期性變化，籠型繞組中將產生電流，轉速出現(xiàn)小振蕩，定子電流處于過渡過程，這些都給電動機帶來了額外損耗。有研究結果表明:電動機的各個電磁參數(shù)以及外部條件都會對在這種周期性負載下的永磁同步電動機的動態(tài)性能和動態(tài)效率產生或大或小的影響。

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