永磁同步电机学习笔记
永磁电机各种电感的基础知识
永磁电机各种电感的基础知识一、什么是自感和互感安培定律告诉我们，磁场产生的根本原因是电流——既可以是导体中的电流，也可以是永磁体中的环形电流。
也就是说，我们现在有一个线圈，给它通电之后，就会产生磁场，如下图所示：那问题就来了，线圈本身就处于自身产生的磁场中，是不是也就意味着线圈中也会产生磁通（磁链）？——答案是显而易见的，但如何来描述呢？磁通这个量对于我们来说不直观，也不好测量，既然磁通是由电流产生的那我们是不是可以借助电流来表示呢？——媒介就是电感（inductance）！所以电感的定义就是：单位是Henry（亨利），一位美国物理学家，他其实和法拉第几乎同时独立的发现了电磁感应现象，只不过呢，法拉第更早的发表了成果，就赢得了冠名权。
我们通常说的电感，严格来说应该叫自感（self inductance），即线圈自己对自己产生磁通的能力。
既然有自感，就会有互感（mutual inductance），即两个线圈之间互相产生磁通的能力。
电感为什么重要？——因为它表征了在某个特定的结构中电流产生磁场的能力，而电流是我们非常熟悉的量，如果电感确定了，我们就能很容易去研究磁场的性质，在电机中尤其如此。
二、什么是磁动势我们知道，电感的定义是由磁通（多匝为磁链）来定义的，要计算线圈电感，要首先计算线圈通电后产生的磁场，并由此计算磁链。
我们假设有以下“理想电机”：∙电机内磁路为线性，铁芯中的磁滞和涡流损耗可以忽略；∙气隙磁场的高次谐波可以忽略；∙定、转子表面光滑，齿、槽影响可以用卡式系数修正；∙直轴和交轴气隙可以不等，但是气隙的比磁导可以用平均值加二次谐波来表示；注意最后一条假设非常重要，后面我们会说。
上图表示一个定子槽内有两极整距线圈的情况，其中为流出，为流入。
由安培环路定理，我们知道其磁动势分布为：磁动势的幅值为：对方波进行傅里叶级数分析，可知其可由1、3、5，...等奇次谐波组成，其中1次谐波也称之为基波，其幅值为：上面分析的是一对极情况，现在假设是对极，每相绕组总匝数为，则A相基波幅值为：上面分析时绕组都认为是整距，且每极每相只有一个槽，实际电机很少这种情况，大多每极下面是多槽的，而且还是短距：我们一般用一个绕组因数来对基波磁动势进行修正，其幅值为：三、如何计算永磁同步电机的相电感及互感前面我们计算了基波磁动势的幅值，则其沿定子分布为：有了磁势，如果我们也能知道磁导（磁阻的倒数），那就能计算气隙磁密了。
「全面」永磁同步电机的原理、优势及其应用案例，这份干货请收好
「全面」永磁同步电机的原理、优势及其应用案例，这份干货请收好目前我国电动机保有量大、消耗电能大、设备老化且效率较低，已完全进入了更新换代的时期，而永磁同步电动机(PMSM)具有体积小、效率高、功率因数高、起动力矩大、力能指标好、温升低等特点。
永磁同步电机基本原理＊电机是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换的电磁装置。
＊在电机内建立进行机电能量转换所必需的气隙磁场，可有两种方法：一种是在电机绕组内通入电流来产生磁场，如普通的直流电机、同步电机和异步电机等；另一种是由永磁体来产生磁场，即永磁同步电机。
＊从基本原理来讲：永磁同步电机与传统电励磁同步电机是一样的，其唯一区别在于，传统的电励磁同步电机是通过在励磁绕组中通入电流来产生磁场的，而永磁同步电机是通过永磁体来建立磁场的。
由此，引起了两者分析方法上的差异。
永磁同步电机的优势1、效率高、更加省电a、由于永磁同步电机的磁场是由永磁体产生的，从而避免了通过励磁电流来产生磁场导致的励磁损耗（铜耗）；b、永磁同步电机的外特性效率曲线相比异步电机来说，它在轻载时效率值要高很多，所以这是永磁同步电机在节能方面，相比异步电机最大的一个优势。
通常电机在驱动负载时，很少情况是在满功率运行，这是因为：一方面用户在电机选型时，一般是依据负载的极限工况来确定电机功率，而极限工况出现的机会是很少的，同时，为防止在异常工况时烧损电机，用户也会进一步给电机的功率留裕量；另一方面，设计者在设计电机时，为保证电机的可靠性，通常会在用户要求的功率基础上，进一步留一定的功率裕量，这样导致在实际运行的电机90%以上是工作在额定功率的70%以下，特别是在驱动风机或泵类负载，这样就导致电机通常工作在轻载区。
对异步电机来讲，其在轻载时效率很低，而永磁同步电机在轻载区仍能保持较高的效率，其效率要高于异步电机20%以上。
c、由于永磁同步电机功率因数高，这样相比异步电机而言其电机电流更小，相应地电机的定子铜耗更小，效率也更高。
交流永磁伺服电机知知识点总结
交流永磁伺服电机是一种广泛应用于现代工业和自动化领域的重要设备。
以下是对交流永磁伺服电机的一些主要知识点的总结：
1.工作原理：交流永磁伺服电机的工作原理基于磁场与电流之间的相互作用。
通过控制电机的电流，可以改变电机的磁场，进而控制电机的转动。
2.结构：交流永磁伺服电机主要由定子、转子和控制器组成。
定子包含一个或多个绕组，用于产生励磁磁场。
转子通常由永磁体构成，用于产生转矩。
控制器负责控制电机的电流和电压，以实现电机的精确控制。
3.控制方式：交流永磁伺服电机可以通过开环或闭环控制方式进行控制。
开环控制通过给定电压或电流控制电机的转速和位置，而闭环控制则通过反馈信号与设定值比较，实现电机的精确控制。
4.优点：交流永磁伺服电机具有高效率、高精度、高响应速度等优点。
此外，由于其采用永磁体作为转子，因此具有较高的扭矩密度和较低的维护成本。
5.应用领域：交流永磁伺服电机广泛应用于机床、机器人、电力电子、航空航天等领域。
在这些领域中，交流永磁伺服电机被用于精确控制机器的运动和位置，实现高效、精准的生产和加工。
以上是对交流永磁伺服电机的一些主要知识点的总结。
在实际应用中，需要根据具体的应用场景和需求选择合适的交流永磁伺服电机，并进行合理的配置和控制。
永磁同步电机的基本知识和结构
WORD 文档可编辑技术资料 专业分享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。
交流永磁同步电机结构与工作基础学习知识原理
交流永磁同步电机结构与工作原理2．1．1交流永磁同步电机的结构永磁同步电机的种类繁多，按照定子绕组感应电动势的波形的不同，可以分为正弦波永磁同步电机(PMSM)和梯形波永磁同步电机(BLDC)【261。
正弦波永磁同步电机定子由三相绕组以及铁芯构成，电枢绕组常以Y型连接，采用短距分布绕组；气隙场设计为正弦波，以产生正弦波反电动势；转子采用永磁体代替电励磁，根据永磁体在转子上的安装位置不同，正弦波永磁同步电机又分为三类：凸装式、嵌入式和内埋式。
本文中采用的电机为凸装式正弦波永磁同步电机，结构如图2一l所示，定子绕组一般制成多相，转子由永久磁钢按一定对数组成，本系统的电机转子磁极对数为两对，则电机转速为n=60f／p，f为电流频率，P为极对数。
图2一l凸装式正弦波永磁同步电机结构图目前，三相同步电机现在主要有两种控制方式，一种是他控式(又称为频率开环控制)；另一种是自控式(又称为频率闭环控制)[27】。
他控式方式主要是通过独立控N#l-部电源频率的方式来调节转子的转速不需要知道转子的位置信息，经常采用恒压频比的开环控制方案。
自控式永磁同步电机也是通过改变外部电源的频率来调节转子的转速，与他控式不同，外部电源频率的改变是和转子的位置信息是有关联的，转子转速越高，定子通电频率就越高，转子的转速是通过改变定子绕组外加电压(或电流)频率的大小来调节的。
由于自控式同步电机不存在他控式同步电机的失步和振荡问题，并且永磁同步电机永磁体做转子也不存在电刷和换向器，降低了转子的体积和质量，提高了系统的响应速度和调速范围，且具有直流电动机的性能，所以本文采用了自控式交流永磁同步电机。
当把三相对称电源加到三相对称绕组上后，自然会产生同步速的旋转的定子磁场，同步电机转子的转速是与外部电源频率保持严格的同步，且与负载大小没关系。
2．1．2交流永磁同步电机的工作原理本系统采用的是自控式交直交电压型电机控制方式，由整流桥、三相逆变电路、控制电路、三相交流永磁电机和位置传感器构成，其结构原理图如图2—2所示。
《电机学》学习笔记
总体基础：导线的感应电动势：e=Blv 电机感应电动势E=C Eφn=pN60a*φn导线所受电磁力：f=Bxli 电磁转矩Tem=pN2πaφIa=C TφI a电机内气隙磁场：F m=F a+F f1第一部分直流电机一、结构：定子为永磁极，为电机提供一个固定的磁场，成对出现。
绝大多数不采用永磁体，由励磁绕组通以直流电流来建立磁场。
转子上面为电枢绕组。
电动机时，转子通以直流电压，经过换向器变在转子内部体现为每根导体上的交变电流，用以驱动旋转。
发电机时，由于转子切割磁场，电枢内每根导线上产生交变电流，通过换向器对外体现为直流电。
换向器通过电刷连接外电路。
电枢铁心用于固定支撑电枢绕组和导通磁路。
为了减少涡流损耗，采用0.5~0.35的涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。
额定值：额定功率P N（W），额定电压U N（V），额定电流I N（A），额定转速n N（r/min）,额定效率η，额定转矩T N。
发电机：P N=U N*I N 电动机：P N=U N*I N*η额定值是电机运行的基本依据，一般希望电机按照额定值运行。
运行于额定值时称为满载。
运行时超过额定容量，称为过载。
运行远低于额定容量，称为轻载。
过载使电机过热，降低使用寿命，甚至损坏电机，应避免。
轻载浪费容量和降低了效率，不建议采用。
二、直流电机分类和通用方程1、分类：他励：励磁电流和电枢电路采用不同电源。
并励：励磁绕组和电枢并联串励：励磁绕组和电枢串联复励：电机里同时存在并励绕组和串励绕组。
并励和串励绕组磁动势相加称积复励，相减称差复励。
并励绕组与电枢绕组并接，串励绕组与电枢串接，称短复励。
并励绕组与串励绕组串联后与电枢绕组并联，称长复励。
2、直流电机可逆性：当电机以较高转速n旋转时，产生E>U，则电机电枢电流与E同向，电磁转矩Tem与n反向，电机为发电机运行状态。
当电机以较低转速n旋转时，产生E<U，则电机电枢电流与E反向，电磁转矩Tem与n同向，电机为电动机运行状态。
同步电机学习知识 10.27
同步电机的基本结构同步电机的基本构造型式有：磁极旋转式和电枢旋转式。
由于电枢旋转式从转动着的电枢绕组要通过滑动接触才能输出或者输入电能，存在着许多的限制。
所有主要使用的是磁极旋转式。
磁极旋转式的结构即励磁绕组在转子上，电枢绕组在定子上。
转子分为隐极式和凸极式。
隐极式气隙均匀，适用于高速旋转；凸极式气隙不均匀，旋转事空气阻力较大。
同步电机的工作原理原动机驱动转子以同步速n 1旋转,即（n=n 1），在气隙磁场中形成旋转磁场，定子三相绕组切割该旋转磁场，感应电势的频率为160pn f =同步电动机的工作原理图如下所示图1 同步电机工作原理图定子三相交流绕组接三相电源。
定子产生合成旋转磁场，依靠磁拉力驱动直流励磁的转子同速同向旋转。
160n=n fp =同步电机无论是作为发电机还是电动机，它的转子转速总等于由电机极对数和电枢电流频率所决定的同步转速。
同步电机运行处于哪一种状态，主要取决于定子合成磁场与转子主n磁场之间的夹角δ，δ称为功率角。
若转子主磁场超前于定子合成磁场即δ>0，此时转子输出机械功率，定子绕组向电网或者负载输出电功率，电机作为发电机运行。
若转子主磁场与定子合成磁场的轴线重合，δ=0，则电磁转矩为零。
此时电机内没有有功功率的转换，电机处于补偿机状态和空载状态。
若转子主磁场滞后于定子合成磁场，δ<0，此时定子从电网吸收电功率，转子可拖动负载而输出机械功率，电机作为电动机运行。
对称负载时电枢反应在电枢绕组内每相的电枢电流I 和励磁电势E 之间的相角ψ为内功率因数角。
电枢电流产生的磁势对气隙磁场的影响叫作电枢反应。
当功率因数角ψ=0°时（即电枢电流I 与励磁电动势E 同相位时），称为交轴电枢反应，发电机不发出无功功率；当功率因数角ψ≠0°时（即电枢电流I 与励磁电动势不同相时），电枢磁动势Fa 滞后于主极磁动势F f 于90°+ψ电角度。
由于F a 与F f 同向、同时旋转，所以它们之间的相对位置将始终保持不变。
永磁无刷电机及其驱动技术读书笔记
永磁无刷电机及其驱动技术读书笔记1. 简介永磁无刷电机是一种新型的电机结构，它不同于传统的感应电机和永磁同步电机，具有结构简单、效率高、噪音低等优点，因此在各种领域得到了广泛的应用。
本篇文章将从永磁无刷电机的基本原理、结构特点、驱动技术等方面进行深入探讨。
2. 永磁无刷电机的基本原理永磁无刷电机通过永磁体和电磁体产生磁场，利用磁场相互作用的原理，实现电机转动。
与传统的感应电机相比，永磁无刷电机不需要外部激励源，具有结构简单、功率密度高的特点。
永磁无刷电机还具有高效率、低噪音、可靠性高等优点，逐渐成为电动汽车、工业机械等领域的首选电机。
3. 永磁无刷电机的结构特点永磁无刷电机由转子和定子两部分组成，转子上的永磁体产生磁场，而定子上的电磁体产生旋转磁场，通过磁场相互作用实现电机的运转。
永磁无刷电机还采用了无刷结构，减少了摩擦损耗和电刷磨损，提高了电机的使用寿命。
4. 永磁无刷电机的驱动技术为了更好地控制永磁无刷电机的转速和转矩，需要采用先进的驱动技术。
目前常用的驱动技术包括矢量控制、直接转矩控制等。
矢量控制能够实现精确的转速控制，而直接转矩控制则可以实现瞬时响应，适用于要求高动态性能的场合。
5. 个人观点和理解在我看来，永磁无刷电机作为一种新型的电机结构，具有巨大的发展潜力。
随着电动汽车、可再生能源等领域的快速发展，永磁无刷电机将成为未来的主流电机类型。
驱动技术的不断进步也将进一步提高永磁无刷电机的性能，推动其在各个领域的广泛应用。
总结通过本篇文章的阅读，我对永磁无刷电机及其驱动技术有了更深入的了解。
我从基本原理、结构特点、驱动技术等方面了解了永磁无刷电机的工作原理和技术特点，对其未来的发展前景也有了更清晰的认识。
希望本篇文章能够帮助你更全面、深入地了解永磁无刷电机及其驱动技术，期待未来能与你共享更多关于电机技术的知识和见解。
永磁无刷电机及其驱动技术在现代工业中发挥着越来越重要的作用。
它不仅具有高效率、低噪音、结构简单、功率密度高等优点，还可以广泛应用于电动汽车、风力发电、工业机械等领域。
学习手册(永磁同步电机控制技术)
您的学习任务永磁同步电机的控制学习永磁同步电机起动、调速以及制动方法。
相关知识一、三相永磁同步电机起动三相同步电动机的主要缺点是自身没有启动转矩，因此无法自己起动。
在永磁同步电机转子静止时，在其电源端加上三相额定频率的工作电源，永磁同步电机转子是无法正常起动的。
甚至电机转子转速不高，与同步转速相差比较大的情况下，在电机定子上加上额定频率的电源，同步电机转子也会静止下来。
同步电动机电枢接入三相电网，电机内建立起旋转磁场。
转速ω1的建立过程用时很短，可以认为电枢绕组接通电源的瞬间，旋转磁场的转速立刻达到。
转子为永久磁场，其磁场与电枢边的旋转磁场之间作用产生磁力，企图使转子启动起来。
以一个定子磁场为观察对象，它以很高的转速经过转子极，对转子极作用，遇到异性磁极时产生吸引力，遇到同性磁极时产生排斥力。
由于转子机械惯量大，电磁力短暂的作用不可能使转子同步旋转。
因此，同步电动机电枢绕组的旋转磁势对转子直流励磁没有启动转矩，即同步电动机基本机是不会自启动的。
所以永磁电机必须采取一定的方法才能起动。
一般有三种起动法：拖动起动法、异步起动法、变频起动法。
1、拖动起动法图4-15 同步电机拖动起动法图4-15 为同步电机拖动起动法图。
在起动时，由异步电动机将同步电机拖入异步转速。
当电机进入较高速时，再由同步电机自行进入同步状态运行。
利用此方法起动时要求异步电机和同步电机的极对数是相同的。
这样异步电机可以将同步电机拖入与其同步转速相差不多的转速。
异步电机的额定功率与同步电机功率P异=（10%~20%）PN。
在新能源汽车中，由于安装问题，不能采用此种方法进行起动同步电机。
2、异步起动法图4-16 同步电机异步起动法电气原理图图4-16 为同步电动机的异步起动法原理图。
起动时将2QS 打到左边，将转子绕组电路中串入（5~10）Rf起动电阻。
串入起动电阻的目的是降低起动电流。
此时即为绕线式异步电动机转子串电阻起动。
在起动后再把2QS 打到右边，将起动电阻抛开。
新能源汽车驱动电机技术 学习情境六 永磁同步电机
学习任务3 永磁同步电机的控制技术
问题4：什么是智能控制？ 采用智能控制方法的永磁同步电动机控制系统，在多环控制结构中，智能控制器处于最外环 充当速度控制器，而内环电流控制、转矩控制仍采用PI控制、直接转矩控制这些方去，这主 要是因为外环是决定系统的根本因素，而内环主要的作用是改造对象特性以利于外环的控制， 各种扰动给内环带来的误差可以由外环控制或抑制。
永磁同步电动机分为正弦波驱动电流的永磁同步电动机和方波驱动电流的永磁同步电动机。
学习任务1 永磁同步电机的基本结构
问题1：永磁同步电动机的定子组成是怎样的？ 定子与普通电动机基本相同，由电枢铁芯和电枢绕组构成。电枢铁芯一般采用0.5mm硅钢 冲片叠压而成，对于具有高效率指标或频率较高的电动机，为了减少铁耗，可以考虑使用 0.35mm的低损耗冷轧无取向硅钢片。电枢绕组则普遍采用分布分数槽绕组；需要进一步改善电动势波形时，也可以考虑采用正弦绕 组或其它绕组。
驱动电机及控制技术
学习情境六 永磁同步电机
学习任务1 永磁同步电机的基本结构
知识准备：永磁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM )具有高 效、高控制精度、高转矩密度、良好的转矩平稳性及低振动噪声的特点，通过合理设计永磁 三路结构能获得较高的弱磁性能，在电动汽车驱动方面具有很高的应用价值，受到国内外电 动汽车界的高度重视，是最具竞争力的电动汽车驱动电动机系统之一。
学习任务1 永磁同步电机的基本结构
问题2：永磁同步电动机的转子组成是怎样的？ 转子主要由永磁体、转子铁心和转轴等构成。其中永磁体主要采用铁氧体永磁和钕铁硼永磁 材料；转子铁心可根据磁极结构的不同，选用实心钢，或采用钢板或硅钢片冲制后叠压而成。
(完整版)永磁同步电机的原理和结构
WORD文档可编辑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、由转子磁路不对称而引等一系列的因素共同作用起的磁阻转矩和单轴转矩下而引起的，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。
永磁同步电机基础知识
(一) PMS Ｍ的数学模型交流电机是一个非线性、强耦合的多变量系统。
永磁同步电机的三相绕组分布在定子上,永磁体安装在转子上。
在永磁同步电机运行过程中，定子与转子始终处于相对运动状态,永磁体与绕组，绕组与绕组之间相互影响,电磁关系十分复杂,再加上磁路饱和等非线性因素,要建立永磁同步电机精确的数学模型是很困难的。
为了简化永磁同步电机的数学模型，我们通常做如下假设:1) 忽略电机的磁路饱和，认为磁路是线性的;2) 不考虑涡流和磁滞损耗；3) 当定子绕组加上三相对称正弦电流时，气隙中只产生正弦分布的磁势，忽略气隙中的高次谐波；4) 驱动开关管和续流二极管为理想元件;5) 忽略齿槽、换向过程和电枢反应等影响。
永磁同步电机的数学模型由电压方程、磁链方程、转矩方程和机械运动方程组成,在两相旋转坐标系下的数学模型如下:(ｌ）电机在两相旋转坐标系中的电压方程如下式所示：d d s d d c q q q s q q c d di u R i L dt di u R i L dt ωψωψ⎧=+-⎪⎪⎨⎪=++⎪⎩其中，R ｓ为定子电阻;u ｄ、uq 分别为d 、q 轴上的两相电压;i ｄ、iq 分别为ｄ、q 轴上对应的两相电流;Ｌd 、Lq 分别为直轴电感和交轴电感；ωｃ为电角速度;ψd 、ψq 分别为直轴磁链和交轴磁链。
若要获得三相静止坐标系下的电压方程，则需做两相同步旋转坐标系到三相静止坐标系的变换,如下式所示。
cos sin 22cos()sin()3322cos()sin()33a d b q c u u u u u θθθπθπθπθπ⎛⎫ ⎪-⎛⎫⎪⎛⎫ ⎪⎪=--- ⎪ ⎪⎪⎝⎭ ⎪⎪⎝⎭ ⎪+-+⎝⎭（2)d/ｑ轴磁链方程： d d d f q q qL i L i ψψψ=+⎧⎪⎨=⎪⎩ 其中，ψf 为永磁体产生的磁链，为常数，0f r e ωψ=，而c r p ωω=是机械角速度,ｐ为同步电机的极对数，ωc 为电角速度,e0为空载反电动势，其值为每项绕倍.(３）转矩方程:32e d q q d T p i i ψψ⎡⎤=-⎣⎦ 把它带入上式可得：3()233()22e f q d q d q f q d q d q T p i L L i i p i p L L i i ψψ⎡⎤=+-⎣⎦=+- 对于上式,前一项是定子电流和永磁体产生的转矩,称为永磁转矩；后一项是转 子突极效应引起的转矩,称为磁阻转矩，若Ld=Lq ，则不存在磁阻转矩,此时,转矩方程为：32e f q t q T p i k i ψ== 这里,t k 为转矩常数，32t f k p ψ=. (4)机械运动方程: m e m L d T J B T dtωω=++ 其中,m ω是电机转速，L T 是负载转矩，J 是总转动惯量（包括电机惯量和负载惯量）,B 是摩擦系数.(二) 直线电机原理永磁直线同步电机是旋转电机在结构上的一种演变，相当于把旋转电机的定子和动子沿轴向剖开,然后将电机展开成直线,由定子演变而来的一侧称为初级,转子演变而来的一侧称为次级。
同步电机知识点
同步电机知识点
同步电机是一种常用的交流电机，其动态性能对全电力系统的动态性能有极大影响。
以下是关于同步电机的知识点：
1. 同步电机是电力系统的心脏，它是一种集旋转与静止、电磁变化与机械运动于一体，实现电能与机械能变换的元件。
2. 同步电机的特点包括：稳态运行时，转子的转速和电网频率之间有不变的关系；若电网的频率不变，则稳态时同步电机的转速恒为常数而与负载的大小无关。
3. 同步电机分为同步发电机和同步电动机。
4. 同步发电机的转矩方程为T1=To+Te，其中T1为原动机的驱动转矩。
5. 同步发电机的运行特性以外特性为主U=f(I)。
6. 投入并联运行的条件包括：发电机的相序应与电网一致；发电机的频率应与电网相同；发电机的激磁电动势与电网电压大小相同、相位相同。
7. 投入并联的方法包括：准确整步法、自整步法。
8. 同步电机的特点包括：转速不随负载变化而变化；改变励磁电流可以改变功率因数；增大励磁电流，可以提高电磁功率，从而提高电动机的过载能力。
9. 有功功率的调节方法：增加发电机的输入功率，即增加原动机的驱动转矩，可以增加发电机向电网输入的有功功率。
10. 无功功率的调节方法：通过改变励磁电流的大小可以改变发电机对电网无功功率的需求。
11. 同步补偿机是同步电机的一种（同步电机不带载时），作用是改善电网功率因数。
电机控制学习笔记
电机控制学习笔记1，磁链；电感乘以电流是磁链即：Ψ=LIΨ是磁链，L是电感，I是电流假设电感匝数为N匝，Φ为磁通，Ψ=NΦ=NLI磁链，是一个电磁学的物理量，为通电线圈的匝数与磁通量的乘积。
通常用λ (lambda)或ψ (psi)表记，即Ψ＝Nφ 或λ＝Nφ。
其国际单位制单位与磁通量同为韦伯。
2.磁动势的公式F=NI N是线圈匝数，I是线圈中的电流单位是安匝相当于电动势的地位方向是右手螺旋四指顺着电流环绕拇指的指向就是磁动势的方向3.1、什么是四象限运行？2、我们把电机的运行速度方向用一条数轴Y来表示，数轴的正方向代表正转的转数，反方向表示反转的转速；3、我们把电机的电磁转矩方向用一条数轴X来表示，数轴的正方向代表电磁转矩的正向和运动方向相同即电动状态，反方向表示电磁转矩的反向和运动方向相反即发电状态；3.IGBT选型：电压是母线额定电压的2倍，电流时电机额定电流的2倍；现在知道的有450A,600A的,25kw电机用的是450A,50KW电机用的是600A的；4.交流电三相交流电的波型是左边这个图三相交流的电压是在时刻变化的，从一个火线流到另一个火线或是另两个火线电压相差120度交流电的电流流动方向是按他的频率或周期变化的。
如果是直流电，才会有固定方向的流动5三相电机接外壳的线叫“接地保护线”,功能是电机万一漏电时防止人身触电用的.在低压三相四线制供电系统中除三根相线外的另一根线叫零线(中性线),它的功能很多但与接地保护线不同，如它与每一根相线（火线）间的电压为220V~可较为平衡地分配到各家各户作家用电源。
也可作为三相动力电源的控制电路的回路，------等等。
不扯远了，仅供参考6变频器的高次谐波对电网及对变频器自身的DSP程序单元部件干扰相当大,为了减少干扰所以控制信号线或主电源线最好带屏蔽,并且最好将屏蔽层接地7.3、楞次定律。
「干货」永磁电机知多少？为你整理的永磁同步电机力矩控制技术全解析！
「干货」永磁电机知多少？为你整理的永磁同步电机力矩控制技术全解析！“不要走开，文末有福利”1. 2018年中国电机产业链大会·华东站——聚焦新能源汽车电机及其控制&西莫电机论坛十周年庆2.邀您加入电机行业交流群来源 | IND4汽车人“226家电机产业链企业名录+新能源汽车电机产业链分布图+第2批技术报告+第三方技术报告”持续领取中……一、什么是力矩控制永磁同步电机在汽车上的应用越来越广泛，从动力驱动到转向刹车的执行机构，都可以见到其踪影。
今天想谈谈永磁同步电机的控制。
做控制的人都知道，任何电机的控制，无非三种不同的控制目标：位置控制：想让电机转多少度它就转多少度速度控制：想让电机转多快它就转多快力矩控制：想让电机出多少力它就出多少力但无论是哪种控制目标，无非是一个闭环还是两个闭环还是三个闭环的区别，力矩控制作为最内层的环，是必不可少的。
今天就来讲讲什么是力矩控制？要控制一个电机，首先对被控对象的了解是必须的。
让我们用下面这张动图来帮助理解永磁同步电机是怎样运动起来的。
定子三相上通过互差120度的交变电压以后，在定子铁芯上可以看到产生了旋转的磁场（动图中代表磁场方向的红绿颜色逆时针旋转），在这个旋转的磁场作用下，与转子磁场产生力的作用，带动转子旋转。
电机力矩是如何产生的呢？在前文《电机的力矩、转速和功率》，我们分析过力矩与电枢（定子）电流成正比；那么电流是如何产生的呢？我们可以把电机的每一个绕组想象成一个在磁场中旋转的电阻+电感，如下面的等效电路：假设电机开环运行，当给定电机定子三相一个互差120度的电压建立起旋转磁场以后，如果这个时候没有负载，电机会飞速的转动起来（空载），直到反电势和给定电压完全相等；此时定子绕组中的电流为仍然为0，可以将定子的旋转磁场假想（虚拟/等效）成一个绕着电机轴心旋转的磁铁，假想出来的这块磁铁的南极与转子磁铁的北极轴线相重合；当转子上有了负载以后，根据牛顿运动定理，电机的转速必然会有一个减速的过程，这就意味着上述等效电路中的反电势降低，而在给定电压不变的情况下，剩下的那些电压就会在电阻中产生电流了。
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1.内功率因数角：定子相电流与空载反电势的夹角，定子相电流超前时为正。
2.功率角（转矩角）：外施相电压超前空载反电势的角度，是表征负载大小的象征。
3.功率因数角：外施相电压与定子相电流的夹角。
4.内功率因数角决定直轴电枢反应是出于增磁还是去磁状态的因素。
5.实际的空载反电势由磁钢产生的空载气隙磁通在电枢绕组中感应产生，当实际反电势大于临界反电势时，电动机将处于去磁工作状态。
空载损耗与空载电流是永磁电机出厂试验的两个重要指标，而空载反电势对这两个指标的影响尤其重大。
空载反电势变动时空载损耗和空载电流也有一个最小值，空载反电势设计得过大或过小都会导致空载损耗和空载电流的上升，这是因为过大或过小都会导致空载电流中直轴电流分量急剧增大的缘故。
还对电动机的动、稳态性能均影响较大。
永磁机的尺寸和性能改变时，曲线定子电流I=f(E)是一条V形曲线。
（类似于电励磁同步机定子电流和励磁电流的关系曲线）6.由于永磁同步电动机的直轴同步电抗一般小于交轴同步电抗，磁阻转矩为一负正弦函数，因而矩角特性曲线上最大值所对应的转矩角大于90度，而不像电励磁同步电机那样小于90度。
这是一个特点。
7.工作特性曲线：知道了空载反电势、直轴同步电抗、交轴同步电抗和定子电阻后，给出一系列不同的转矩角，便可以求出相应的输入功率，定子相电流和功率因数，然后求出电动机在此时的损耗，便可以得到电动机出去功率和效率，从而得到电动机稳态运行性能与输出功率之间的关系曲线，即为电动机工作曲线。
8.铁心损耗：电动机温度和负载变化导致磁钢工作点改变，定子齿、轭部磁密也随之变化。
温度越高，负载越大，定子齿、轭部的磁密越小，铁耗越小。
工程上采用与感应电机铁耗类似的公式，然后进行经验修正。
9.计算极弧系数：气隙磁密平均值与最大值的比值。
它的大小决定气隙磁密分布曲线的形状，因而决定励磁磁势分布的形状、空气隙的均匀程度以及磁路的饱和程度。
其大小还影响气隙基波磁通与气隙总磁通比值，即磁钢利用率，和气隙中谐波的大小。
10.永磁电机气隙长度：是非常关键的尺寸。
尽管他对于永磁机的无功电流影响不如感应电机敏感，但对于交直轴电抗影响很大，继而影响电动机的其他性能。
还对电动机的装配工艺和杂散损耗影响较大。
11.空载漏磁系数：是很重要的参数，是空载时总磁通与主磁通之比，是个大于1 的数，反映空载时永磁体向外磁路提供的总磁通的有效利用程度。
空载漏磁系数以磁导表示的表达式又正好是负载时外磁路应用戴维宁定理进行等效转换的变换系数，同时由于负载情况的不同，电枢磁动势大小不同，磁路的饱和程度也随之改变，气隙磁导、漏磁导和空载漏磁系数都不是常数。
一方面，空载漏磁系数大表明漏磁导大，磁钢利用率差。
另一方面，空载漏磁系数大表明电枢反映的分流作用大，电枢反应对磁钢的实际作用值就小，磁钢的抗去磁能力强。
它不仅标志着磁钢的利用程度，而且对磁钢材料的抗去磁能力和电动机性能有较大影响，还对弱磁扩速有影响。
极弧系数越大，气隙长度越小，点击的极间漏磁系数越小。
在正常设计范围内，磁钢磁化方向长度越大，电机的气隙长度却大，磁钢端部漏磁计算系数越大。
12.对调速永磁同步电动机来讲，磁钢去磁最严重的情况是运行中的电动机绕组突然短路。
短路电流产生直轴电枢磁动势而对磁钢起去磁作用。
13.计算交直轴电抗时，可不考虑直轴电枢反映电抗的非线性，但是必须考虑交轴磁路的饱和对交轴电枢反映电抗的影响。
14.相对地，直轴电枢反映电抗对永磁机性能影响比交轴电枢反映更加敏感。
增加磁钢磁化方向长度以减小直轴电枢反映电抗，可以明显提高电动机的过载能力。
为得到较高的功率因数和空载反电势，可增加绕组匝数和铁心长度，但同时会导致直、交轴电枢反映电抗，使得电动机过载能力变小。
15.表面凸出式永磁电机性能类似于隐极，故而交直轴电枢反映磁密的波形系数等于1。
表面式转子磁路结构分为凸出式和插入式。
由于永磁材料的相对回复磁导率接近1，故表面凸出的电磁性能属于隐极转子结构。
表面插入式的相邻两永磁磁极间有着磁导率很大的铁磁材料，故在电磁性能上属于凸极转子结构。
16.负载法既可以考虑磁路的饱和，又计及直、交轴磁场的相互影响（共磁路）。
17.磁钢尺寸设计不合理、漏磁系数过小、电枢反映过大、所选用磁钢的内禀矫顽力过低和电动机工作温度过高等因素都可以导致电动机中永磁体的失磁。
因此要准确计算和合理设计磁钢的最大去磁工作点。
18.永磁同步机一般设计的即便在轻载运行时功率因数和效率也比较高，是一个非常可贵的优点。
19.设计中可通过增大绕组串联匝数和增加磁钢用量来提高空载反电势。
前者只能在电动机起动转矩、最小转矩、失步转矩有裕度的前提下实现；后者要保证电机磁路不能过于饱和及制造成本的问题。
20.较高的空载反电势不仅可以提高稳态运行是功率因数，还可以使得运行于冲击负载下的永磁同步机具有较强的稳定性、高的平均功率因数和平均效率。
较高功率因数还使得定子电流变小、铜耗下降、效率提高和温度下降。
故而设计高功率因数的永磁机是提高电动机效率的一条重要途径。
21.永磁机杂散损耗比同规格感应机大。
前者气隙磁场谐波含量比后者大。
极弧系数（磁钢槽及隔磁措施有关）设计不合理，气隙磁场谐波尤其大。
采用Y星形接法双层短距或正弦绕组，合理设计极弧系数，减小槽开口宽或采用闭口槽、磁性槽楔（减小齿磁导谐波导致的杂耗，但漏磁系数和槽漏抗有所增大）。
适当加大气隙长度。
通常要大于0.01~0.02cm，容量越大大的越多。
22.变频器供电加上转子位置闭环控制系统构成自同步永磁机。
反电势和供电波形都是矩形波的电动机叫无刷直流电动机，都是正弦波的叫正弦波永磁同步电动机。
23.矩形波永磁机中磁钢所跨极弧角小于180°时，随着极弧角的增大，电动机的平均转矩也单调增大。
但是电动机的纹波转矩含量与极弧角的关系则较为复杂，设计是要同时考虑这两个因素。
24.只有当电流与反电势同向时电动机才能得到单位电流转矩的最大值。
（定子磁动势空间矢量与永磁体磁场空间矢量正交）25.正弦波永磁同步机的控制运行是与系统中的逆变器密切相关的，其运行性能收逆变器制约。
最明显的是电动机的相电压有效值的极限值和相电流的有效极限值要受到逆变器直流侧电压和逆变器的最大输出电流的限制。
（当逆变器直流侧电压最大值为U时，Y接的电动机可达到的最大基波相电压有效值U1=U/根号6。
在dq轴系统中的电压极限值为u=根号3*U）。
26.电压极限椭圆：对某一给定转速，电动机稳态运行时候，定子电流矢量不能超过该转速下的椭圆轨迹最多落在椭圆上。
随着转速的提高，电压极限椭圆的长轴与短轴与转速成反比相应缩小，形成了一簇椭圆曲线。
27.电流极限圆：定子电流空间矢量既不能超过电动机的电压极限椭圆，也不能超过电流极限圆。
28.q轴代表永磁转矩，恒转矩曲线上各点是永磁转矩和磁阻转矩的合成。
当转矩小时，最大转矩/电流轨迹靠近q轴，表明永磁转矩起主导作用；当转矩增大时，与电流平方成正比的磁阻转矩要比与电流呈线性关系的永磁转矩增加的更快，故会远离q轴。
进一步，定子齿的局部饱和将导致定子电流增加时电动机最大转矩/电流轨迹想q轴靠近。
29.矢量控制方法：1）直轴电流i=0控制。
从端口看相当于一台他励直流电动机，定子电流中只有交轴分量，且定子磁动势空间矢量与磁钢磁场空间矢量正交。
对表面凸出式转子磁路结构来说，此时单位定子电流获得最大转矩。
此时，电动机的最高转速即取决于逆变器可提供的最高电压，也决定于电动机输出转矩。
电动机可达到的最高电压越大，输出转矩越小，最高转速越高。
30.一般对于调速永磁机主要的要求是：调速范围宽、转矩和转速平稳、动态响应快速准确、单位电流转矩大。
31.调速永磁同步电动机是与相匹配的功率系统的有关性能密不可分。
设计时根据传动系统的应用场合和有关技术经济要求，首先确定电动机的控制策略和逆变器的容量，然后根据电机设计有关知识来设计电动机。
32.PM传动系统的主要特征是它的调速范围和动态响应性能。
调速范围分为恒转矩调速区和恒功率调速区。
用工作周期来表示电动机的运行过程。
动态响应性能常常以静止加速到额定转速所需要的加速时间来表示（kW 级别的电动机一般仅几十ms ）。
最大转矩是额定转矩的3倍左右。
33.调速永磁同步电机的主要尺寸可以由所需的最大转矩和动态响应性能指标确定。
当最大电磁转矩指标为max ()T N m ⋅，则有：24max 11104ef i T B L D A δ-=⨯-----------------------（1） 式中 1B δ ------气隙磁密基波幅值（T ）；A ----- 定子电负荷有效值（A/cm ），11dpmNI K A p τ=-----------------------------------（2）当选定电动机的电磁负荷后，电动机的主要尺寸62max 11410i ef T D L P τ⨯=--------------------------------（3） 动态响应性能指标的要求体现为在最大电磁转矩作用下，电动机在时间b t 内可线性地由静止加速到转折速度（此时的转折速度又称为基本转速）b ω，即 max b bJ J T p t pt ωω∆==∆--------------------------------（4） 式中 J-------电动机转子和负载的转动惯量（kg.m^2）。
电动机的最大电磁转矩与转动惯量之比max b bT J pt ω=------------------------------------（5） 而电动机的转子转动惯量可近似表示为471()1022i Fe ef D J L πρ-=⨯-------------------------（6） 将（1）和（6）代入（5）就可以得到定子外径1i D =----------------------------（7）从而确定了定子内径和铁心长度这两个主要尺寸。
定子外径的确定在保证散热的前提下可以为提高电动机效率而增大外径和降低成本而减小外径。
34.永磁体设计磁钢尺寸连同电动机转子磁路结构，便决定了电动机的磁负荷，而磁负荷则决定着电动机的功率密度和损耗。
表面转子磁路结构，磁钢尺寸近似地： {{21R M R M p h B B b δματ=-=-------------------------（8）35.磁钢磁化方向长度直接决定了电动机直轴电感的大小和永磁磁链的大小。
36.磁钢的磁化方向长度与电动机气隙长度由很大关系，气隙越长，磁钢的磁化方向长度也越大。
37.正弦波永磁同步电动机中磁钢产生的气隙磁密并不呈正弦波分布，因而时必须合理设计电枢绕组以减少转矩纹波。
38.影响PM 停转时定位精度的主要原因是PM 的定位力矩——该力矩力图使电动机转子定位与某一位置。