发布时间：2021-12-24 13:49:17
一、永磁同步电机发展历程
1821年，法拉第发现通电导体可以绕***磁铁旋转，***次成功实现了电能向机械能的转换，建立了电机实验室模型，被认为是世界上***台永磁电机。
1822年，法国吕萨克发明了电磁铁，这是一项重要的发明，通过绕在铁芯上的线圈产生磁场，但当时并没有得到重视和应用。
1831年，在法拉第发现电磁感应现象后不久，法拉第利用电磁感应原理发明了世界上***台真正的电机——法拉第圆盘发电机。同年夏天，亨利制造了一个简单的装置（冲击电机），该装置的运动部件是垂直方向的电磁铁，当端线和两个电池交替连接时，电磁极性自动变化，电磁铁和永磁体相互吸引或排斥，使电磁铁以每分钟75个周期的速度上下移动，亨利的电机是***次显示磁极排斥的连续运动，是电机中***次真正使用电磁铁。
1832年，斯特金发明了换向器，并对亨利的震荡电动机进行了改造，制作了世界上***台能产生连续运动的旋转电动机。
1834年，德国雅可比制造了一个简单的装置：在两个U型电磁铁中间安装一个六臂轮，每个臂带两个棒磁铁。通电后，棒磁铁和U磁铁相互吸引或排斥，驱动轮轴旋转，按船速2.2公里，这是***台实用电机。与此同时，美国达文波特也成功开发了印刷机驱动电机。
霍斯通用电磁铁在1845年取代了永磁磁铁，1857年发明了自励电励磁发电机，***了电励磁模式的新时代。
20世纪中期，随着铝镍钴和铁氧体永磁的出现和性能的不断提高，各种新型永磁电机不断出现并得到广泛应用。随着钕铁硼材料耐高温性能的提高和价格的降低，钕铁硼永磁电机在消防、工农生产和日常生活中得到了越来越广泛的应用，永磁电机的品种和应用领域不断扩大。
二、永磁同步电机定义
转子是一种交流电机，转子转速与定子旋转磁场转速相同。
三、永磁同步电机工作原理
在电机定子绕组中进入三相电流，进入电流后，在电机定子绕组中形成旋转磁场。由于永磁体安装在转子上，永磁体的磁极是固定的。根据磁极同性相吸异性相斥的原理，定子中产生的旋转磁场将驱动转子旋转，最终达到转子的旋转速度，等于定子中产生的旋转磁极的速度。因此，永磁同步电机的启动过程可以看作是由异步启动阶段和同步阶段组成的。在异步启动的研究阶段，电机的转速从零开始逐渐增加。上诉的主要原因是在异步转矩、永磁发电制动转矩、转子磁路不对称引起的磁阻转矩、单轴转矩等一系列因素的共同作用下，电机的转速从零开始逐渐增加，上诉的主要原因是异步转矩、永磁发电制动转矩、转子磁路不对称引起的磁阻转矩和单轴转矩。
四、永磁同步电机特性
的特点是其定子结构与普通感应电机非常相似，主要不同于转子的独特结构。
五、永磁同步电机结构构成
由定子、转子和端盖组成
定子:电机运行过程中产生的铁消耗由叠片叠加而成，包括三相交流绕组，称为电枢。
转子：转子可以制成实心的形式，也可以由叠片压制而成，其上装有永磁体材料。根据电机转子上永磁材料所处位置的不同，永磁同步电机可以分为突出式与内置式两种结构形式，图1给出相应的示意图。突出式转子的磁路结构简单，制造成本低，但由于其表面无法安装启动绕组，不能实现异步起动。内置式转子的磁路结构主要有径向式、切向式和混合式3种，它们之间的区别主要在于永磁体磁化方向与转子旋转方向关系的不同。图2给出3种不同形式的内置式转子的磁路结构。由于永磁体置于转子内部，转子表面便可制成极靴，极靴内置入铜条或铸铝等便可起到启动和阻尼的作用，稳态和动态性能都较好。又由于内置式转子磁路不对称，这样就会在运行中产生磁阻转矩，有助于提高电机本身的功率密度和过载能力，而且这样的结构更易于实现弱磁扩速。
六、永磁同步电机分类
1.根据励磁电流的供给方式进行分类
a)他励：从其他电源获得励磁电流的电机。
b)自励:从电机本身获得励磁电流的电机。
2.按供电频率分类
永磁无刷电机包括永磁无刷直流电机(方波逆变器供电)和永磁无刷交流电机(正弦波逆变器供电)。
三、按气隙磁场分布分类
a)正弦波永磁同步电机:当磁极采用永磁材料输入三相正弦波电流时，气隙磁场按正弦规律分布，称为永磁同步电机；
b)梯形波永磁同步电机：磁极仍为永磁材料，但输入方波电流，间隙磁场呈梯形波分布，性能更接近直流电机。由梯形波永磁同步电机组成的自动控制变频同步电机也称为无刷直流电机；
4.根据转子上永磁体的位置进行分类
a)表面永磁同步电机：永磁体通常呈瓷砖形状，位于转子铁芯的外表面。该电机的重要特点是直轴和交轴的主电感相等。
b)内置永磁同步电机：填充位于转子内，永磁体外表面和定子铁芯内有铁磁材料制成的极靴，可保护永磁体。这种电机的重要谈话和交叉轴的主电感是不同的。
七、永磁同步电机控制模式
1.永磁同步电机恒压频比控制方法
2.永磁同步电机直接转矩控制技术
3.永磁同步电机矢量控制技术
八、永磁同步电机的优点
1.永磁同步电机功率效***，功率因数高。
2.永磁同步电机加热小，结构简单，体积小，噪音低。
3统采用全封闭结构，无传动齿轮磨损，无传动齿轮噪声，无润滑油，无维护。
4.永磁同步电机允许过载电流大，可靠性***提高。
5.整个传动系统重量轻，弹簧下重量比传统轮轴轻，单位重量大。
6、由于没有齿轮箱，可对转向架系统随意设计，电机尺寸和形状灵活多样。
7.由于采用永磁材料磁极，特别是稀土金属永磁体（如钕铁硼），其磁能积高，气隙磁通密度高。因此，当容量相同时，电机体积小，重量轻。
8.转子无铜损坏和铁损坏，集电环和电刷无摩擦损失，运行效***。
9.转动惯性小，允许脉冲转矩大，加速度高，动态性能好，结构紧凑，运行可靠。
大大减少了对环境的污染。
九、永磁同步电机缺点
当永磁材料受到振动、高温和过载电流的影响时，其导磁性可能会下降或退磁，这可能会降低永磁电机的性能。此外，稀土材料应用于稀土永磁同步电机，制造成本不稳定。
与电励磁电机相比，永磁同步电机具有优点
1）效***
永磁材料嵌入转子后，转子与定子磁场在正常行，转子绕组无感应电流，无转子电阻和磁滞损耗，提高了电机效率。
2）功率因数高
永磁同步电机转子中无感应电流励磁，定子绕组呈电阻负载，电机功率因数接近1，降低定子电流，提高电机效率。同时，功率因数的提高提高了电网的质量因数，减少了输变电线路的损耗，降低了输变电容量，节省了电网投资。
3)起动转矩大
在需要大启动扭矩的设备(如油田抽油电机)中，可以用小容量永磁电机代替大容量Y系列电机。如果37千瓦永磁同步电机代替45千瓦～Y系列电机55千瓦，更好地解决了大马拉车的现象
4)力能指标好
Y系列电机在60％在负荷下工作时，效率下降15％，功率因数下降30％，力能指数下降40％当电机只有20时，永磁同步电机的效率和功率因数略有下降％在负荷下，其力能指标仍为80个满负荷％以上。
5）温升低
转子绕组中没有电阻损耗，定子绕组中几乎没有无功电流，因此电机温度升低。
6)体积小，重量轻，耗材少
同容量永磁同步电机的体积、重量和材料可减少30％左右。
7)可大气隙化，便于形成新的磁路。
8)电枢反应小，抗过载能力强。
十一、永磁同步电机应用(用途)
永磁同步电机可应用于航空、***、工农业的生产和日常生活。
工业配套设施：纺织机械、减速机、水泵、风机、采矿设备、材料加工系统、自动化设备、机器人等工业驱动装置。
交通：电动汽车、电车、飞机辅助设备、船舶等。
航天:火箭、飞机、宇宙飞船、航天飞机等。
***领域：坦克，导弹，潜艇，飞机等。
工业发电：风力发电、余热发电、水力发电、内燃发电机组发电机、大型发电机副励磁机等。
十二、永磁同步电机发展趋势
永磁同步电机是许多高科技和高科技产业的基础。它结合了电力电子技术和微电子控制技术，可以生产出许多新的、性能优良的机电一体化产品和设备，代表了21世纪电机的发展方向。
