永磁机构原理图

电磁操动机构、弹簧操动机构及永磁操动机构

真空断路器的操动机构主要有三种类型：电磁操动机构、弹簧操动机构及永磁操动机构。

电磁操动机构由一个电磁线圈和铁心，加上分闸弹簧和必要的机械锁扣系统组成，结构简单、零件数少、工作可靠、制造成本低。

同时螺管电磁铁的出力特性容易满足真空断路器合闸反力特性的要求。

其缺点是合闸线圈消耗的功率太大，因而要求配用昂贵的蓄电池，加上电磁机构的结构笨重，动作时间较长。

电磁操动机构出现最早，但目前用量趋于减少。

弹簧操动机构由弹簧贮存分合闸所需的所有能量，并通过凸轮机构和四连杆机构推动真空灭弧室触头动作。

其分合闸速度不受电源电压波动的影响，相当稳定，通过调整弹簧的压力能够获得满足要求的分合闸速度。

其缺点是机械零件多（达160多个），零件的材质、加工精度和装配精度都直接影响机构的可靠性。

弹簧机构的出力特性，基本上就是储能弹簧的释能下降特性，为改善匹配，设计中采用四连杆机构和凸轮机构来进行特性改变。

目前弹簧操动机构技术已经成熟，因此用量较大。

永磁机构是一种全新的操动机构，它利用永磁保持、电子控制、电容器储能。

其优势是结构简单、零件数目少，工作时的主要运动部件只有一个，无需机械脱扣、锁扣装置。

永磁机构分为两种类型：单稳态永磁机构和双稳态永磁机构。

永磁机构尚需经受考验，需解决好电容器的寿命问题、永久磁铁的保持力问题及电子器件的可靠性等问题。

目前其用量还不大。

真空断路器主要结构:真空断路器主要包含三大部分：真空灭弧室、电磁或弹簧操动机构、支架及其结构图他部件断路器采用三相支柱式结构，具有开断性能稳定可靠、无燃烧和爆炸危险、免维修、体积小、重量轻和使用寿命长等特点。

断路器采用全封闭结构，密封性能好，有助于提高防潮、防凝露性能，特别适用于严寒或潮湿地区使用。

三相支柱及电流互感器采用进口户外环氧树脂固体绝缘，或采用户内环氧树脂外包有机硅橡胶固体绝缘；具有耐高低温、耐紫外线、耐老化等特点。

操动机构采用小型化弹簧操动机构，储能电机功率小，分合闸能耗低；机构传动采用直动传输方式，零部件数量少，可靠性高。

永磁机构断路器的工作原理

永磁机构断路器的工作原理时间:2009-01-14 来源:徐州机电工程高等职业学校编辑:朱思河自1961 年美国GE 公司研制成功第一台真空断路器以来,真空断路器的技术水平迅速得到提高。

随着新型触头结构和新材料的研制,真空断路器的开断能力不断提升。

而作为真空断路器的主要元件———操动机构,也历经了几代的发展,从最初的电磁机构,发展到现在广泛应用的弹簧操作机构,以及现阶段正迈向成熟并逐渐普及的永磁操作机构。

真空断路器及操动机构的分析真空断路器之所以如此迅速发展,在于其真空灭弧室优异的开断特性,使其电寿命大大增加。

真空断路器的灭弧室动触头行程小,要求分闸速度高。

动静触头合闸时为平面接触,为了防止真空断路器在短路时触头被强大的冲击力斥开,动静触头间要施以较大的触头压力,这样也有利于提高分闸速度。

真空灭弧室的优异性,使其机械及电寿命从传统的2000次跃增为上万次,沿用传统断路器操动机构电磁机构和弹簧机构很难体现出其高寿命、高可靠性的优点。

因此需要一结构高度简化、节能和高可靠的机构来满足真空断路器的驱动要求。

永磁机构以其结构简单、运行可靠、经久耐用等优点被广泛应用于真空断路器的驱动,它克服了传统机构的缺点,充分发挥了真空断路器的优点,为研制新一代免维护断路器奠定了基础。

它已成为电力系统选型热点,具有良好的经济效益和市场前景。

本文以ZNY1-10P630-12.5型永磁真空断路器为例来分析永磁断路器的结构及工作原理。

永磁机构断路器工作原理及主要技术参数主要技术参数该真空断路器采用双稳态内设欠压脱扣器永磁机构,并与机械手动脱扣器结为一体化设计,使手动分闸轻便可靠。

永磁机构分闸与弹簧分闸相结合,使分闸速度的分配更理想。

与弹簧操作机构断路器比较,可动部件大大减少,使其可靠性和机械寿命大幅提高,是弹簧操作机构类型断路器的理想替代产品。

ZNY1-10P630-12.5型永磁真空断路器的主要技术参数如下:额定电压PkV 10最高电压PkV 12额定电流PA 630额定频率PHz 50额定短路开断电流PkA 12. 5动稳定电流PkA 31.5热稳定电流PkA 12.5额定短路关合电流PkA 31. 5短路电流持续时间Ps 41min 工频耐压PkV 42雷电冲击耐压PkV 75永磁机构断路器工作原理永磁机构断路器的工作原理如图1 所示:图1 永磁机构断路器的工作原理图其工作过程如下:接通控制电源,首次接通电源要等待60s,此时储能电容已充满电(充电指示灯亮),同时欠压脱扣器电源也准备接通,断路器处在准备操作状态。

永磁同步电动机结构原理3D

永磁同步电动机这些年永磁同步电动机得到较快发展，其特点是功率因数高、效率高，在许多场合开始逐步取代最常用的交流异步电机，其中异步起动永磁同步电动机的性能优越，是一种很有前途的节能电机。

永磁同步电动机的定子结构与工作原理与交流异步电动机一样，多为4极形式，三相绕组按3相4极布置，通电产生4极旋转磁场。

下图是有线圈绕组的定子.如下示意图1。

图1定子铁芯与绕组如下图2是电机机座与定子。

图2机座与定子永磁同步电动机与普通异步电动机的不同是转子结构，转子上安装有永磁体磁极，图3左就是一个安装有永磁体磁极的转子，永磁体磁极安装在转子铁芯圆周表面上，称为凸装式永磁转子。

磁极的极性与磁通走向图3右，这是一个4极转子。

图3凸装式永磁转子根据磁阻最小原理，也就是磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，利用磁引力拉动转子旋转，于是永磁转子就会跟随定子产生的旋转磁场同步旋转。

图4左是另一种安装有永磁体磁极的转子，永磁体磁极嵌装在转子铁芯表面，称为嵌入式永磁转子。

磁极的极性与磁通走向见图右，这也是一个4极转子。

图4嵌入式永磁转子铁芯1图5右是一种嵌入式永磁转子，永磁体嵌装在转子铁芯内部，为防止永磁体磁通短路，在转子铁芯开有空槽或在槽内填充隔磁材料。

磁极的极性与磁通走向见下右图，这也是一个4极转子。

图5嵌入式永磁转子铁芯2下图6为装上转轴的嵌入式永磁转子图6嵌入式永磁转转子铁芯两侧装上风扇然后与定子机座组装成整机，见下图7。

图7永磁同步电动机剖面图这种永磁同步电动机不能直接通三相交流的起动，因转子惯量大，磁场旋转太快，静止的转子根本无法跟随磁场旋转。

这种永磁同步电动机多用在变频调速场合，启动时变频器输出频率从0开始上升到工作频率，电机则跟随变频器输出频率同步旋转，是一种很好的变频调速电动机。

通过在永磁转子上加装笼型绕组，接通电源旋转磁场一建立，就会在笼型绕组感生电流，转子就会像交流异步电动机一样起动旋转。

这就是异步起动永磁同步电动机，是近些年开始普及的节能电机。

永磁同步电机工作原理图解

永磁同步电机工作原理图解PMSM（permanent magnet synchronous motor）实际工作是一种沟通电机，其定子运行是三项的相差的沟通电，而转子则是永磁体。

但是这种电机最大的优势就是沟通电能量由直流供应，这样就可以对电机进行精确的掌握，而且解决了电刷带来的寿命问题。

下面对其工作原理进行简洁的介绍，如图1，定子的工作电流都为正弦波，而且其三项在任何时候相加都为零，所以PMSM中三项绕组实际上没有中线的，其在电机中示例绕线方法如图2，所以实际上在PMSM中XYZ 是连接在一个点的。

图1 PMSM转子电流从绕线的图2中不难看出，实际的电流方向产生的磁场是和转子磁场在同一个平面，这也就是PMSM掌握的基本需要和基本方法。

从图中也不难看出，实际在A相产生的磁场在开头是需要与转子磁极的D轴方向相反（可以相差一个确定的角度，软件实现），准确的说应当是必需知道转子的D轴的位置。

这个问题实际在掌握中是开头的定向问题，在这里简洁的介绍一下方法：假如位置传感器是肯定码盘或者旋变，则可依据肯定位置处理，假如是增量码盘，则需要开头的一个UVW的也许位置估算。

除此之外，这里还需要明白几个原理性的问题，这里啰嗦一下：许多人从事这一块的研发在知道怎么处理整个系统的过程而实际上是对整个基础原理模糊的，这也就是许多国人做研发的通病，只知道怎么做，从来不知道为什么这么做以致永久只是仿照而不行能创新或者改进。

言归正传，首先我们知道在掌握过程中需要检测电流，然后进行clarke和park变换，从而消失了电流方向问题，人家这么说是为了便利，而实际上上这里的电流方向不是电流方向，而是电流产生的电磁场方向（这是由于电磁场的大小与产生它的电流方向成正比的）。

然后讨论一下电压的概念，绕组电压是比电流相位超前的，而许多我们需要的结果是与电压成肯定简洁关系的，这是由于电压是场量，而电流不是。

根本上没有电压这个东西，它只是间接反应电流的一种我们定义出来的表达方式，所以它的变化影响电流，而电流的变化会在场的方面反应在电压上。

弹簧操动机构与永磁操动机构的比较

弹簧操动机构与永磁操动机构的比较弹簧操动机构与永磁操动机构的比较3.1 动作原理和结构真空断路器永磁机构原理图见图1，弹簧机构见图2。

目前用于中压断路器操动机构主要有电磁式和弹簧式两种。

电磁操动机构在真空断路器发展初期得到了广泛应用，这是由于电磁操动机构较好地迎合了真空灭弧室的要求：一是开距小（8-25mm）,二是在合闸位置需要大的操动力（2000-4000N/相）。

然而电磁操动机构也存在不容忽视的缺点，磁路电感L在合闸过程中变化较大，产生反电动势，从而抑制了合闸线圈电流的增大，而且这种抑制作用随着合闸速度增加而增强。

相比之下，弹簧操动机构采用于手动或小功率交流电动机储能，其分合闸速度不受电源电压波动影响，相当稳定，能够获得较高的分合闸速度，能实现快速自动重合闸操作，在一定程度上克服了电磁操动机构的缺点。

然而弹簧操动机也存在以下缺点：完全依靠机械传动，零部件数量多，一般弹簧操动机构有上百个零件，且传动机构较为复杂，故障率较高，运动部件多，制造工艺要求较高。

另外，弹簧操动机构的结构复杂，滑动摩擦面多，而且多在关键部位，在长期运行过程中，这些零件的磨损、锈蚀以及润滑剂的流失、固化等都会导致操作失误。

近年来，一种用于中压真空断路器的永磁保持、电子控制的电磁操动机构（简称永磁机构）备受关注。

和传统的断路器操动机构相比，永磁机构采用了一种全新的工作原理和结构，工作时主要运动部件只有一个，无需机械脱扣、锁扣装置，故障源少，具有较高的可靠性。

3.2 操动机构与真空断路器的配合3.2.1 力－行程特性多年来，真空断路器一直在努力追求着一种完美操动的机构：结构简单，寿命长，可靠性高，可以用小功率交流电源操作，出力特性与真空断路器的反力特性很好地匹配，能给出稍低的合闸速度和较高的分闸速度的操作机构。

真空断路器触头行程很小，合闸过程中在触头接触前只需要很小的驱动力，一旦触头闭合，就需要较大的驱动力，来压缩触头弹簧以获的足够的触头压力。

永磁同步电机的原理及结构

第一章永磁同步电机的原理及结构1.1永磁同步电机的基本工作原理永磁同步电机的原理如下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，所以可以把永磁同步电机的起动过程看成是由异步启动阶段和牵入同步阶段组成的。

在异步启动的研究阶段中，电动机的转速是从零开始逐渐增大的，造成上诉的主要原因是其在异步转矩、永磁发电制动转矩、矩起的磁阻转矩和单轴转由转子磁路不对称而引等一系列的因素共同作用下而引起的，所以在这个过程中转速是振荡着上升的。

在起动过程中，质的转矩，只有异步转矩是驱动性电动机就是以这转矩来得以加速的，其他的转矩大部分以制动性质为主。

在电动机的速度由零增加到接近定子的磁场旋转转速时，在永磁体脉振转矩的影响下永磁同步电机的转速有可能会超过同步转速，而出现转速的超调现象。

但经过一段时间的转速振荡后，最终在同步转矩的作用下而被牵入同步。

1.2永磁同步电机的结构永磁同步电机主要是由转子、端盖、及定子等各部件组成的。

一般来说，永磁同步电机的最大的特点是它的定子结构与普通的感应电机的结构非常非常的相似，主要是区别于转子的独特的结构与其它电机形成了差别。

和常用的异步电机的最大不同则是转子的独特的结构，在转子上放有高质量的永磁体磁极。

由于在转子上安放永磁体的位置有很多选择，所以永磁同步电机通常会被分为三大类：内嵌式、面贴式以及插入式，如图1.1所示。

永磁同步电机的运行性能是最受关注的，影响其性能的因素有很多，但是最主要的则是永磁同步电机的结构。

就面贴式、插入式和嵌入式而言，各种结构都各有其各自的优点。

图1-1面贴式的永磁同步电机在工业上是应用最广泛的，其最主要的原因是其拥有很多其他形式电机无法比拟的优点，例如其制造方便，转动惯性比较小以及结构很简单等。

永磁同步发电机的工作原理

永磁同步发电机的工作原理一、基本原理从6.2节可见，永磁同步发电机是由定子与转子两部分组成，定子、转子之间有气隙。

永磁同步发电机的定子与普通交流电机相同，转子采用永磁材料。

其主磁通路径如图6-28所示。

图6-28 永磁同步发电机主磁通路径图6-29（a）为一台两极永磁同步发电机，定子三相绕组用3个线圈AX、BY、旋转，永磁磁极产生旋转的气隙磁场，其CZ表示，转子由原动机拖动以转速ns基波为正弦分布，其气隙磁密为——气隙磁密的幅值；式中B1θ——距坐标原点的电角度，坐标原点取转子两个磁极之间中心线的位置。

图6-29 两极永磁同步发电机在图6-29（a）位置瞬间，基波磁场与各线圈的相对位置如图6-29（b）所示。

定子导体切割该旋转磁场产生感应电动势，根据感应电动势公式e=Blv可知，导体中的感应电动势e将正比于气隙磁密B，其中l为导体在磁场中的有效长度。

基波磁场旋转时，磁场与导体间产生相对运动且在不同瞬间磁场以不同的气隙磁密B切割导体，在导体中感应出与磁密成正比的感应电动势。

设导体切割N极磁场时感应电动势为正，切割S极磁场时感应电动势为负，则导体内感应电动势是一个交流电动势。

对于A相绕组，线圈的两个导体边相互串联，其产生的感应电动势大小相等，方向相反，为一个线圈边内感应电动势的2倍（短距绕组需要乘短距系数，见第3章）。

将转子的转速用每秒钟内转过的电弧度ω表示，ω称为角频率。

在时间0～t内，主极磁场转过的电角度θ=ωt，则A相绕组的感应电动势瞬时值为——感应电动势的有效值。

式中E1三相对称情况下，B、C相绕组的感应电动势大小与A相相等，相位分别滞后于A相绕组的感应电动势120°和240°电角度，即可以看出，永磁磁场在三相对称绕组中产生三相对称感应电动势。

关于定子绕组中感应电动势的详细计算可参照第2章。

导体中感应电动势的频率与转子的转速和极对数有关。

若电机为两极电机，周，则导体中电动势交转子转1周，感应电动势交变1次，设转子每分钟转ns/60。

永磁机构断路器的工作原理

永磁机构断路器的工作原理自1961 年美国GE 公司研制成功第一台真空断路器以来,真空断路器的技术水平迅速得到提高。

随着新型触头结构和新材料的研制,真空断路器的开断能力不断提升。

而作为真空断路器的主要元件———操动机构,也历经了几代的发展,从最初的电磁机构,发展到现在广泛应用的弹簧操作机构,以及现阶段正迈向成熟并逐渐普及的永磁操作机构。

真空断路器及操动机构的分析真空断路器之所以如此迅速发展,在于其真空灭弧室优异的开断特性,使其电寿命大大增加。

真空断路器的灭弧室动触头行程小,要求分闸速度高。

动静触头合闸时为平面接触,为了防止真空断路器在短路时触头被强大的冲击力斥开,动静触头间要施以较大的触头压力,这样也有利于提高分闸速度。

真空灭弧室的优异性,使其机械及电寿命从传统的2000次跃增为上万次,沿用传统断路器操动机构电磁机构和弹簧机构很难体现出其高寿命、高可靠性的优点。

因此需要一结构高度简化、节能和高可靠的机构来满足真空断路器的驱动要求。

永磁机构以其结构简单、运行可靠、经久耐用等优点被广泛应用于真空断路器的驱动,它克服了传统机构的缺点,充分发挥了真空断路器的优点,为研制新一代免维护断路器奠定了基础。

它已成为电力系统选型热点,具有良好的经济效益和市场前景。

本文以ZNY1-10P630-12.5型永磁真空断路器为例来分析永磁断路器的结构及工作原理。

永磁机构断路器工作原理及主要技术参数主要技术参数该真空断路器采用双稳态内设欠压脱扣器永磁机构,并与机械手动脱扣器结为一体化设计,使手动分闸轻便可靠。

永磁机构分闸与弹簧分闸相结合,使分闸速度的分配更理想。

与弹簧操作机构断路器比较,可动部件大大减少,使其可靠性和机械寿命大幅提高,是弹簧操作机构类型断路器的理想替代产品。

ZNY1-10P630-12.5型永磁真空断路器的主要技术参数如下:额定电压PkV 10最高电压PkV 12额定电流PA 630额定频率PHz 50额定短路开断电流PkA 12. 5动稳定电流PkA 31.5热稳定电流PkA 12.5额定短路关合电流PkA 31. 5短路电流持续时间Ps 41min 工频耐压PkV 42雷电冲击耐压PkV 75永磁机构断路器工作原理永磁机构断路器的工作原理如图1 所示:图1 永磁机构断路器的工作原理图其工作过程如下:接通控制电源,首次接通电源要等待60s,此时储能电容已充满电(充电指示灯亮),同时欠压脱扣器电源也准备接通,断路器处在准备操作状态。

第05讲永磁操动机构

永磁操动机构
permanent magnetic actuator
中压断路器的现状
• 断路器属于保护类电器，归根结底是体现在触头的分合动作上，而分合动作又是通过操动机构来实现的，因此操动机构的工作性能和质量的好坏直接影响断路器的工作性能和可靠性。
• 在中压领域，目前使用的断路器主要有三种类型：少油断路器、SF6断路器、真空断路器。少油断路器采用变压器油作为灭弧介质，10KV级的行程为 150mm左右，由于开端时油会被碳化，且燃弧时间稍长、动静触头烧损严重，所以不能频繁开端，而且需要经常检修；SF6断路器采用具有特殊灭弧性能的SF6气体作为灭弧介质，加上灭弧方式的独特设计，具有电寿命长、开断性能好的优点；真空断路器是利用真空作为灭弧介质和绝缘保护的一种断路器，绝缘强度高，灭弧性能强，10KV的开距可控制在10mm左右，消耗功率小，开断可靠性高。
• 2、永磁操动机构采用永磁来产生保持力，由于永磁材料的良好工作性能，不会产生传统操动机构的漏油、失效等故障，易实现免维护运行。
• 3、永磁操动机构输出特性和真空断路器的开关机械负载特性吻合，从而能够达到良好的速度特性。
• 4、永磁操动机构传动机构非常简单，由分合闸线圈的励磁电流产生的磁场直接驱动动铁心，动铁心又直接和断路器的主轴相连。由于运动部件少和中间传动部件少，使其具有更好的可控性，为断路器实现智能控制打下基础。
永磁操动机构和液压式、电磁式、弹簧式等
传统的断路器相比具有以下优点
• 1、永磁操动机构结构简单，运动部件只有一个动铁心，零部件也很少。和传统的弹簧机构相比，永磁操动机构的零部件减少了大约百分之四十，这就使它的可靠性大大提高。同时由于它没有容易出现机械故障的锁扣装置，所以其机械可靠性非常高，发生机械故障的概率几乎为零。

永磁机构的结构及动作原理

永磁机构的结构及动作原理1.概述自1961年研制成功第一台真空断路器以来，真空断路器的技术水平迅速得到提高。

随着新型触头结构和新材料的研制，真空断路器的开断能力不断提升，真空断路器作为控制和分配电能用的开关越来越广泛地应用于电力系统，并在中压领域保持着主导地位。

而作为真空断路器的主要元件——操动机构，也历经了几代的发展，从最初的电磁机构，发展到现在广泛应用的弹簧操作机构，以及现阶段正迈向成熟并逐渐普及的永磁操作机构。

真空断路器由于其真空电弧无与伦比的特性，使其电寿命大大增加。

其机械寿命从传统的两千次跃增为几万次，因此与其配合的操动机构的机械性能及可靠性就成了较为突出的问题。

2. 真空断路器的分析及其发展目前，国内外电力系统中使用的中压真空断路器品种繁多，型号众多，其特点各异，但概括起来从绝缘角度来讲有空气绝缘和复合绝缘，从总体结构上讲，有断路器和机构一体式和分体式（国内居多），从操动机构上讲作为中压产品主要是电磁机构和弹簧机构3. 操动机构的发展高压开关的一个最基本性能就是机械可靠性，电力运行和试验站的故障统计中表明，我国高压开关最突出的问题就是机械和绝缘问题，这与发达国家相比较为落后，在发达国家的先进公司，现在都纷纷提出并推出新一代免维护的电器产品。

我国高压开关设备要真正做到产品免维护仍然很难。

实际上，在产品设计上尽可能地简化结构，对提高产品的可靠性很有帮助。

断路器的全部使命，归根到底是体现在触头的分、合动作使，而分、合动作又是通过操动机构来实现的，因此操动机构的工作性能和质量的优劣，对高压断路器的工作性能和可靠性起着极为重要的作用。

最早的电磁机构，由于对电源要求较苛刻——需要专用的大容量电源屏供电，并且操作时冲击大，操作时间长，而逐渐被市场所淘汰，取而代之的是弹簧操作机构。

其利用交直流两用电动机对弹簧进行预储能，利用弹簧能进行分合闸操作，从而对电源要求低，交直流均可操作，对电源无冲击，因此在近些年得到广泛应用。

双线圈永磁机构的原理

双线圈永磁机构的原理示于图2-4。

其静铁心1的中部镶着永磁体4和5，两个永磁体的同名磁极向着中心。

永磁体的上方和下方分别安装着分闸线圈6和合闸线圈3。

动铁心2位于永磁体和静铁心上下磁极之间。

动铁心上的驱动杆9穿过静铁心。

此驱动杆可直接用来驱动断路器作合分闸运动。

双稳态永磁机构动铁心在静铁心中理论上有三个平衡状态：其一为动铁心位于静铁心的最上方，动铁心的上端与静铁心的上磁极接触，图2—4a的位置为合闸状态。

其二为动铁心位于静铁心的最下方，动铁心的下端与静铁心的下磁极7接触，图2—4c的位置为分闸状态。

在合闸状态，永磁体通过上部磁路的磁阻很小而通过下部磁路的磁阻因空气隙很大而很大。

永磁体的磁通绝大部分通过上部磁路，将动铁心牢固地吸在静铁心的上磁极8上。

在分闸状态时(见图2--4c)，与合闸状态相反，永磁体通过下部磁路的磁阻很小，磁通集中在下部磁路，动铁心被吸在下磁极7上。

第三个平衡状态是对于上下结构对称的机构，动铁心位于静铁心的中部，永磁体通过上部和下部空气隙的磁阻完全相等，静铁心的上端和下端受静铁心的吸力完全相等，动铁心处于平衡状态。

但这是一种不稳定平衡，只要上下气隙有微小变化，就会破坏这种平衡，过渡到第一种或第二种平衡。

所以动铁心实际上只存在两种平衡状态，即分闸状态和合闸状态。

正因为如此，图24所示的这种双线圈永磁机构又称作双稳态永磁机构。

当双线圈永磁机构处于合闸位置时，永磁体产生的磁力线的分布如图2—4a中曲线I所示。

要使其分闸时，只要在分闸线圈中通以直流电流，该电流产生的磁力线方向与永磁体在静铁心上端的磁力线方向相反，见图2-4b中的回线II。

分闸线圈中的电流所产生的磁场使动铁心所受的吸力减小，当此电流增大到一定值时，动铁心所受的吸力之和小于动铁心上的机械负载(如作用在动铁心上的触头压力，其方向与永磁体的吸力相反)，这时动铁心就将向下运动。

一旦动铁一tX,向下运动，动铁心上端与静铁心上磁极之间就出现了空气间隙，上端的磁阻增大，下端的磁阻减小。

高铁永磁同步牵引系统及原理图

永磁高铁最快3年内商用永磁高铁的市场规模将非常可观，参照永磁地铁的商业化进程，永磁高铁的商业化预计最快3年内能达成。许峻峰介绍说，近几年随着国内稀土材料价格下降，让永磁体价格也随之下降，大大降低永磁牵引系统成本，而目前国外几个大厂家一直希望到中国国内寻找永磁材料供应商，以降低成本。就海外市场而言，直到2013年7月，日本东芝才宣布首次获得海外地铁市场永磁同步牵引系统大单：新加坡66列396辆改造车永磁同步牵引系统订单。冯江华介绍说，未来的某些轨道交通将会去掉齿轮箱，采用直接驱动的方式进行驱动，从而给轨道交通牵引系统带来革命性的变化。“由于轨道交通对体积、重量和空间限制很高，从目前技术状态来说，异步电机无法做到直接驱动，目前只有永磁电机可以做到这一点。”冯江华说。
1 牵引车减少至少省电10% “株洲所自2003年起进行永磁牵引系统的研发，至今已经追赶上世界领先步伐，并且完全拥有自主知识产权。”许峻峰说：“2011年开始进行永磁高铁的研发，当时任务是600千瓦，但实际上我们做到了690千瓦”。许峻峰举例称，虽然目前单个的高铁用永磁电机成本比现在普遍服役的交流异步电机成本增加约10%，不过由于永磁电机具有高功率密度的特点，通过节省动拖比（即指一列固定编组的列车中，动力车与无动力车的比例），比如一辆原来需要6动2拖的列车，在装备了永磁电机后，只需要采用4动4拖就可以，其节省的2辆动车的牵引系统成本会使得安装永磁电机的整列车牵引系统成本反而降低20%，另一方面可以利用永磁电机高效率特点，提高列车牵引效率，节省大量电能，降低列车的全寿命周期成本。“由于永磁发电机的功率可以比异步电机更大，所以在整个车跑起来的时候，电机要求的数量更少了，”许峻峰说：“如果保持同样的动拖比，将提升整车的牵引能力。”据许峻峰介绍，一般来说，牵引系统能耗约占轨道交通系统总能耗的40%至50%。根据南车方面提供的数据称，在沈阳地铁测量中，永磁同步牵引系统相比于异步牵引系统可实现节能9.61%。经测算，目前地铁运营统计的数据是一列车平均每公里耗能为13度，按一列车每天平均跑250公里，一条线按20列车进行计算，则一条线一天耗能为65000度，如果电费按照0.85元/度电进行计算，如果2015年全国规划建设的96条轨道交通线路全部采用永磁同步牵引系统，那么每年新线运营能耗将节约1.92亿元。

永磁机构控制器原理图

永磁机构控制器原理图永磁机构控制器是永磁同步电机系统中的重要部件，其原理图设计直接影响着整个系统的性能和稳定性。

在永磁机构控制器的原理图中，通常包括功率电路、控制电路和保护电路等部分，下面将对这些部分进行详细介绍。

首先，功率电路是永磁机构控制器中最为重要的部分之一。

在功率电路中，通常包括三相桥式逆变器和直流母线等组成部分。

三相桥式逆变器是将直流电源转换为交流电源的关键部件，通过对逆变器中的开关管进行合理的控制，可以实现对永磁同步电机的转速和转矩进行精确控制。

而直流母线则是连接逆变器和电机的纽带，其稳定性和质量直接影响着整个系统的性能。

其次，控制电路是永磁机构控制器中另一个重要的组成部分。

控制电路通常包括位置传感器、速度传感器和控制器等部分。

位置传感器和速度传感器可以实时监测电机的转子位置和转速，将这些信息反馈给控制器，通过控制器对逆变器中的开关管进行精确的控制，实现对电机的精准控制。

控制器则是整个系统的大脑，对传感器反馈的信息进行处理，并输出控制信号，实现对电机的闭环控制。

最后，保护电路是永磁机构控制器中不可或缺的部分。

保护电路通常包括过流保护、过压保护和过温保护等功能。

过流保护可以在电机过载时及时切断电路，保护电机和控制器不受损坏。

过压保护则可以在电机过电压时及时切断电路，保护整个系统的安全运行。

而过温保护则可以在电机温度过高时及时采取保护措施，防止电机过热损坏。

总的来说，永磁机构控制器的原理图设计直接关系到整个系统的性能和稳定性。

通过合理设计功率电路、控制电路和保护电路，可以实现对永磁同步电机的精准控制和保护，从而提高系统的可靠性和稳定性。

希望本文的介绍对您有所帮助，谢谢阅读！。

永磁同步电机的控制原理介绍

一、电机分类二、永磁同步电机的分类三、PMSM的运行原理四、坐标变换五、PMSM的数学模型六、伺服系统软件设计七、SVPWM原理及实现方法一、电机分类：1、按作用分：电动机和发电机。

电动机将电能转化为机械能；发电机将其他形式的能量转化为电能。

2、按工作电源分类根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。

其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。

3、按结构及工作原理分类电动机按结构及工作原理可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。

同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。

异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。

感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。

交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。

直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。

有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。

电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。

永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。

4、按用途分类电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。

驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。

二、永磁同步电机的分类：永磁同步电机由于具有以下优点而得到了广泛的应用：1）功率密度大（同等功率，特性体积小）2）功率因数高（气隙磁场主要或全部由转子磁场提供）3）效率高（不需要励磁绕组，绕组损耗小）4）结构紧凑、体积小、重量轻、维护简单。

永磁同步电机分为正弦波电流驱动的永磁同步电机（PMSM）和方波电流驱动永磁同步电机（BLDCM）。

永磁电机原理及数学模型

异步起动法：在转子上加上鼠笼或起动绕组，使之有异步电动机功能，在起动时励磁绕组不通电，相当异步电动机起动，待转速接近磁场转速时再接通励磁电源，就进入同步运行。
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确定转子磁场的位置（初始定位）。知道转子磁极的初始位置，以该位置角建立dq0坐标系，就能使电机以最大力矩起动。如果初始位置角确定错误，则可能会导致转子启动慢、无法启动甚至倒转失步，最终导致启动失败。
永磁同步电机原理及数学模型
无刷直流电动机(BDCM) 基点：用装有永磁体的转子取代有刷直流电动机的定子磁极，将原直流电动机的电枢变成定子。三相永磁同步电动机(PMSM) 基点：用永磁体取代绕线式同步电动机转子中的励磁绕组，从而省去了励磁线圈、滑环和电刷，以电子换向实现无刷运行。PMSM的定子与绕线式同步电机基本相同。主要从永磁体励磁磁场在定子相绕组中感应出的电动势波形来区分这两类电动机。
在交流电机三相对称绕组中，通过三相对称电流可以在电机气隙中产生空间旋转的磁场。在功率不变的条件下，按照磁动势相等的原则，三相对称绕组产生的空间旋转磁场可以用两相对称绕组来等效，三相静止坐标系和两相静止坐标系的变换则建立了在磁动势不变情况下，三相绕组和两相绕组电压、电流和磁动势之间的关系。我们可以看出两坐标系的A、α轴共轴。当磁动势相等时，则ABC在αβ坐标轴上的分量与两相在该轴上的变量关系如下：
在不影响控制性能的情况下，为了简化分析的复杂性，结合所用电机的特点，我们给出以下假设：定子三相绕组对称，均匀，Y型连接；反电动势为正弦；铁磁部分磁路线性，不计饱和、剩磁、涡流、磁滞损耗等影响；转子无阻尼绕组，永磁体无阻尼作用。
内容
类别
BDCM
PMSM
转矩
高1 5％
低
功率

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