第 2 章 永磁同步电机结构及控制方法2、1 永磁同步电机概述永磁同步电动机得运行原理与电励磁同步电动机相同,但它以永磁体提供得磁通替代后得励磁绕组励磁,使电动机结构较为简单,降低了加工与装配费用,且省去了容易出问题得集电环与电刷,提高了电动机运行得可靠性;又因无需励磁电流,省去了励磁损耗,提高了电动机得效率与功率密度。因而它就是近年来讨论得较多并在各个领域中得到越来越广泛应用得一种电动机。永磁同步电动机分类方法比较多:按工作主磁场方向得不同,可分为径向磁场式与轴向磁场式;按电枢绕组位置得不同,可分为内转子式(常规式)与外转子式;按转子上有无起绕组,可分为无起动绕组得电动机(用于变频器供电得场合,利用频率得逐步升高而起动,并随着频率得改变而调节转速,常称为调速永磁同步电动机)与有起动绕组得电动机(既可用于调速运行又可在某以频率与电压下利用起动绕组所产生得异步转矩起动,常称为异步起动永磁同步电动机);按供电电流波形得不同,可分为矩形波永磁同步电动机与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得传动系统时,形成一台具有阻尼(起动)绕组得调速永磁同步电动机。永磁同步伺服电动机得定子与绕组式同步电动机得定子基本相同。但根据转子结构可分为凸极式与嵌入式两类。凸极式转子就是将永磁铁安装在转子轴得表面,如图 21(a)。因为永磁材料得磁导率十分接近空气得磁导率,所以在交轴(q 轴)、直轴(d 轴)上得电感基本相同。嵌入式转子则就是将永磁铁安装在转子轴得内部,如图 21(b),因此交轴得电感大于直轴得电感。并且,除了电磁转矩外,还有磁阻转矩存在。为了使永磁同步伺服电动机具有正弦波感应电动势波形,其转子磁钢形状呈抛物线状,其气隙中产生得磁通密度尽量呈正弦分布;定子电枢绕组采纳短距分布式绕组,能最大限度地消除谐波磁动势。 永磁体转子产生恒定得电磁场。当定子通以三相对称得正弦波沟通电时,则产生旋转得磁场。两种磁场相互作用产生电磁力,推动转子旋转。假如能改变定子三相电源得频率与相位,就可以改变转子得转速与位置。 图 21(a)凸极式 图 21(b)嵌入式2、2 永磁同步电机数学模型2、2、1 三相定子坐标系(A,B,C 坐标系)上得模型(1)电压方程:三相永磁同步电机得定子绕组呈空间分布,轴线互差 120 度电角度,每相绕组电压与电阻压降与磁链变化相平衡。永磁同步电机由定子三相绕组电流与转子永磁体产生。定子三相绕组电流产生得磁链与转子得位置角...
