永磁同步电动机的空载特性(简述永磁同步电动机

1. 简述永磁同步电动机的特点

半磁片式异步起动永磁同步电动机的定子部件与交流异步电动机的定子部件相同；其转子部件也有转子铁芯和鼠笼，可以采用与交流异步电动机转子相同的加工工艺。该永磁同步电动机的转子一对磁极中，只使用一个永磁体作为一个磁极，并利用转子铁芯的凸极作为另外一个磁极。

（由于小型电动机永磁体厚度主要以机械强度为计算依据）与其它结构的转子相比，该永磁同步电动机的转子最高可以节省一半的永磁体用量，因而大幅度降低其生产成本。在该永磁同步电动机起动时，其转子凸极边缘的外圈鼠笼导条产生异步起动转矩，把转子牵入同步转速。

该永磁同步电动机不仅可以应用于定速驱动系统，还可以应用于变频调速驱动系统。该永磁同步电动机在变频调速起动及运行的过程中发生过载时，自动适应负载转矩，提高永磁同步电动机稳定运行和过载能力。

2. 简述永磁同步电机及其控制技术

永磁同步电机主要由定子、转子和端盖等部件构成，定子由叠片叠压而成以减少电动机运行时产生的铁耗，其中装有三相交流绕组，称作电枢。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。

3. 简述永磁同步电动机工作原理

永磁同步直线电机可以认为是将一台旋转电机沿着半径的方向剖开，然后沿电机的圆周展开为直线而形成的。永磁同步直线电机中，相当于旋转电机定子的，叫初级;相当于旋转电机转子的，叫次级。

旋转电机展开成永磁同步直线电机后，工作原理也发生了变化。绕组产生的磁场由原来的圆周分布变为直线分布，形成行波磁场。永磁体的励磁磁场与行波磁场相互作用，便会产生电磁推力;在电磁推力的作用下，由于定子固定不动，那么动子就会沿行波磁场运动的相反方向作直线运动，这便是永磁同步直线电机的基本工作原理。

4. 永磁同步电机的基本结构

永磁同步电机主要由定子、转子和端盖等部件构成,

5. 简述永磁同步电动机的结构和原理

利用磁体作为转子产生旋转磁场，三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应，感应三相对称电流。此时转子动能转化为电能，永磁同步电机作发电机用。此外，当定子侧通入三相对称电流，由于三相定子在空间位置上相差120，所以三相定子电流在空间中产生旋转磁场，转子旋转磁场中受到电磁力作用运动，此时电能转化为动能，永磁同步电机作电动机使用。

6. 永磁同步电动机的基本结构

表贴式永磁同步电机的设计方法，包括以下设计步骤：

步骤1，确定表贴式永磁同步电机的基本结构参数，包括电机尺寸，极槽配合，结构材料，并优化定子槽口Bs0、槽宽Bs1和槽深Hs2的大小，使用有限元计算的方法使电机满足较好的电磁与机械性能；

步骤2，确定电机转子永磁体的极弧系数和削角角度α，以此来控制永磁体的形状，得出永磁体最佳的极弧系数和削角角度α的组合，具体的优化策略为使电机的削角角度α从0°开始每隔1°递增，削角角度α逐渐增大的同时，t1、t2的数值随之分别呈现出递增和递减的结果，t1、t2分别为合金护套导条外表面切向宽度和永磁体外表面切向宽度；

步骤3，根据永磁体优化后得出的极弧系数和削角角度α的形状，将每两块相邻永磁体之间的空隙使用金属导条填满，并将所有导条两端端部使用圆环将其连接为一个整体；要求永磁体和合金护套紧密贴合，在电机在一定转速运行时，合金护套为永磁体提供足够的支撑力，避免永磁体受离心力的作用而损坏；

步骤4，电机转子合金护套与永磁体紧密配合并安装于转轴上，所设计合金护套为内嵌式，而电机的气隙磁密与气隙长度成反比，较大的气隙长度不利于电机磁密的提升，电机磁密可以表示为下式：

式中，Fδ为气隙磁动势，Λ为气隙磁导，Kδ为气隙系数，μ0为气隙磁导率；

步骤5，表贴式永磁电机强度分析可使用材料力学中旋转圆盘和厚壁圆筒理论建立机械稳定方程，为保证护套和永磁体的安全可靠，护套和永磁体所受的最大拉力要小于材料的许用应力，护套和永磁体σSleeve所受拉力σPM、σSleeve表示为：

σPM＝σp+σt1-σc1＜[σ1]

σSleeve＝σp+σc2＜[σ2]

式中，σp为永磁体和护套之前的装配应力，由护套过盈装配所致；σt1为永磁体与转子铁芯的拉力，由二者之间的粘合剂所产生；σc1、σc2分别为永磁体和护套受到的离心拉力，由转子转动所致；[σi]为材料的许用应力，σsi为材料的抗拉强度，n为材料安全系数；新型内嵌式合金护套需要使用有限元计算的方法来对护套强度进行分析校验；

步骤6，永磁体在高温作用下会产生不可逆退磁，为避免永磁体在运行状态下失磁，需要对转子永磁体的涡流损耗进行控制；

步骤7，电机的定转子设计完成后，需要对电机的各方面性能进行进一步校验，验证电机是否满足设计要求，如果不满足，需要检查电机参数并返回到步骤2、3、4、5、6重新进行设计。

进一步，所述步骤2中，经过对永磁体切削角度的优化，当α为12.5度时，空载气隙磁密中的30次谐波和反电势中的3次谐波基本被消除，波形也更接近正弦曲线。

进一步，所述步骤2中还包括，永磁体和合金护套的宽度可以通过控制t1和t2的来调节，具体的调节方式为：当增加t1的值时，由于t1与t2的和为一个常数，t2得值随之减小，由此永磁体和护套导条的宽度比例随之发生改变，永磁体和合金护套不同的宽度配合具有不同的电磁和机械性能；同时永磁体的极弧系数可以通过控制t1来调节，不同的极弧系数也可以表现出不同的电机性能。

7. 简述永磁同步电动机的特点和优点

永磁电机和直流电机是两种不同的概念。

采用永久磁铁制作的电机叫永磁电机，不用永久磁铁（用电磁铁）的称非永磁电机；用直流电的叫直流电机，不用直流电（用交流电）的是交流电机。永磁电机可以是直流电机，也可以是交流电机（例如家用微风吊扇）；同样，不用永久磁铁的可以是直流电机，也可以是交流电机，甚至是交直流两用的。

永磁电机意思是利用永磁体提供磁场的电机。

与电励磁电机相比，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；损耗小，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。

永磁直流电机按照有无电刷可分为永磁无刷直流电机和永磁有刷直流电机。永磁直流电机是用永磁体建立磁场的一种直流电机。永磁直流电机广泛应用于各种便携式的电子设备或器具中，如录音机、VCD机、电唱机、电动按摩器及各种玩具，也广泛应用于汽车、摩托车、电动自行车、蓄电池车、船舶、航空、机械等行业，在一些高精尖产品中也有广泛应用，如录像机、复印机、照相机、手机、精密机床、银行点钞机、捆钞机等。

稀土永磁电机是70年代初期出现的一种新型永磁电机，由于稀土永磁体的高磁能积和高矫顽力（特别是高内禀矫顽力），使得稀土永磁电机具有体积小、重量轻、效率高、特性好等一系列优点。

由于稀土永磁材料的磁性能优异，它经过充磁后不再需要外加能量就能建立很强的永久磁场，用来替代传统电机的电励磁场所制成的稀土永磁电机不仅效率高，而且结构简单、运行可靠，还可做到体积小、重量轻。既可达到传统电励磁电机所无法比拟的高性能（如特高效、特高速、特高响应速度），又可以制成能满足特定运行要求的特种电机，如电梯曳引电机、汽车专用电机等。稀土永磁电机与电力电子技术和微机控制技术相结合，更使电机及传动系统的性能提高到一个崭新的水平。从而提高所配套的技术装备的性能和水平，是电机行业调整产业结构的重要发展方向。

稀土永磁电机的应用范围极为广泛，几乎遍及航空、航天、国防、装备制造、工农业生产和日常生活的各个领域。它包括永磁同步电动机、永磁发电机、直流电动机、无刷直流电动机、交流永磁伺服电动机、永磁直线电机、特种永磁电机及相关的控制系统，几乎覆盖了整个电机行业。

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