永磁电机课件
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《永磁电机设计》PPT模板课件
表1-3 铁氧体永磁材料牌号及其主要磁性能
牌号
剩余磁感应强 度 Br
T kGs
磁感应强度 矫顽力 H c
kA/ m
kOe
内禀矫顽力
H cJ
kA/ m
kOe
最大磁能积
(BH)max
kJ/m3
MG·O e
Y8T Y10T Y15 Y20 Y23 Y25 Y28 Y32
0.2~0.235 ≥0.2
0.28~0.36 0.32~0.38 0.32~0.37 0.36~0.40 0.37~0.40 0.40~0.42
大部分稀土永磁的退磁曲
线全部为直线，回复线与退磁 曲线相重合，可以使永磁电机 的磁性能在运行过程中保持稳 定，这是在电机中使用是最理 想的退磁曲线。
图1－4 （b） 回复线
3、内禀退磁曲线
磁性材料在外磁场作用下被磁化后产生的内在磁感应强度，称为 内禀磁感应强度 B i ，又称为磁极化强度 J 。
J 0M
式中，M为磁化强度（A/m）
（1－3）
由铁磁学理论可知，在磁性材料中 B = 0M+ 0H
在均匀的磁性材料中，上式的矢量和可改成代数和
（1－4）
B i 0MB0H
若取绝对值，则式（2-5）可改写成
Bi B0H
（1－5） （1－6）
描述内禀磁感应强度Bi (J )与磁场强度 H关系的曲线 Bi f(H)是表征
B rt1 B rt(0 11IL 0 ) 10 1 B0(rt10 t0)
（1－11）
式中，IL和 Br 取绝对值。
（2）磁稳定性是指在施加外磁场条件下永磁体磁性能发 生变化的情况。
理论分析和实践证明，一种永磁材料在工作温度时的 内禀矫顽力 H cJt 越大，内禀退磁曲线的矩形越好（或者说 H K 越大），则这种永磁材料的磁稳定性越高，即抗外磁 场干扰能力越强。
永磁同步电机工作原理 ppt课件
g g
B
⊕
b
r
⊕C
⊙
X
PMSM和BLDC电机的结构
实物结构图
转子磁铁
定子绕组
霍尔传感器
PMSM和BLDC电机的结构
定子
定子绕组一般制成多相（三、四、五相不
等），通常为三相绕组。三相绕组沿定子
铁心对称分布，在空间互差120度电角度， 通入三相交流电时，产生旋转磁场。
PMSM和BLDC电机的结构
1 2 3 0 3 2 3 2
C2/ 3
1 2 1 2
PMSM电机的FOC控制策略
如果三相绕组是Y形联结不带零线，则有
iA iB iC 0
i i 3 2 1 2 0 i A iB 2
PMSM电机的FOC控制策略
4、坐标变换
（1）Clarke（3s/2s）变换
B
N 3iB
N 2 i
60
N3 ：三相绕组每相绕组匝数 N 2 ：两相绕组每相绕组匝数
A
60
O N 2 i
各相磁动势为有效匝数与电流 的乘积，其相关空间矢量均位 于有关相的坐标轴上。
C
N 3iC
PMSM电机的FOC控制策略
d、q ：转子两相坐标系
PMSM和BLDC电机的工作原理
假设： 1)忽略电动机铁心的饱和；
2)不计电动机中的涡流和磁滞损耗； 3)转子无阻尼绕组。 永磁同步电动机在三相定子参考坐标系中的数学 模型可以表达如下：
d s 定子电压： us Rs is dt j 定子磁链： s Lsis f e
永磁直流电机ppt课件
第二讲永磁直流电机
1.概述
永磁直流电机与传统他励直流电机特性类似 只是永磁体取代其定子上的励磁系统 永磁体励磁不可调节 结构简单、体积小 广泛用于家电、办公设备、电动工具医疗等领域
第二讲永磁直流电机
1.磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.1铝镍钴永 磁直流电机 磁极结构
第二讲永磁直流电机
弱磁调速：
永磁电机永磁体不容易调磁，一般不采用 混合励磁
第二讲永磁直流电机
5.永磁直流电机电枢反应
与他励直流电机一样
电刷在几何中性线上为交轴电枢反应 电刷不在几何中性线上 既有q轴又有d轴电枢反应
电枢反应使得永磁体后 极尖可能发生不可逆退 磁，应确保其中永磁体
退磁线拐点以上
最大电 流：堵 转、反 接制动
1.2铁氧体永磁直流电机磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.3稀土永磁直流电机磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.4永磁直流电机复合磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.5永磁直流电机电枢结构
第二讲永磁直流电机
2.永磁直流电机的基本方程（与他励直流机类似）
电枢电压方程： 感应电势： 电磁转矩： 电磁功率： 功率平衡方程：
转矩平衡方程：
第二讲永磁直流电机
3.永磁直流电机的工作特性
磁直流电机的工作特性
机械特性：
第二讲永磁直流电机
4.永磁直流电机调速
电枢回路串电阻调速：
第二讲永磁直流电机
4.永磁直流电机调速
调压调速：
第二讲永磁直流电机
4.永磁直流电机调速
1.概述
永磁直流电机与传统他励直流电机特性类似 只是永磁体取代其定子上的励磁系统 永磁体励磁不可调节 结构简单、体积小 广泛用于家电、办公设备、电动工具医疗等领域
第二讲永磁直流电机
1.磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.1铝镍钴永 磁直流电机 磁极结构
第二讲永磁直流电机
弱磁调速：
永磁电机永磁体不容易调磁，一般不采用 混合励磁
第二讲永磁直流电机
5.永磁直流电机电枢反应
与他励直流电机一样
电刷在几何中性线上为交轴电枢反应 电刷不在几何中性线上 既有q轴又有d轴电枢反应
电枢反应使得永磁体后 极尖可能发生不可逆退 磁，应确保其中永磁体
退磁线拐点以上
最大电 流：堵 转、反 接制动
1.2铁氧体永磁直流电机磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.3稀土永磁直流电机磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.4永磁直流电机复合磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.5永磁直流电机电枢结构
第二讲永磁直流电机
2.永磁直流电机的基本方程（与他励直流机类似）
电枢电压方程： 感应电势： 电磁转矩： 电磁功率： 功率平衡方程：
转矩平衡方程：
第二讲永磁直流电机
3.永磁直流电机的工作特性
磁直流电机的工作特性
机械特性：
第二讲永磁直流电机
4.永磁直流电机调速
电枢回路串电阻调速：
第二讲永磁直流电机
4.永磁直流电机调速
调压调速：
第二讲永磁直流电机
4.永磁直流电机调速
永磁电机 ppt课件
12
i
电流入
A× Z
×
Y
0
ωt
C×
B
电流出
X
ωt=0时电流和磁场情况
A、C两相电流t=0时为正，因此首端流入、末端流出。 B相电流t=0时为负，末端流入、首端流出。 相邻线圈电流流向一致，在气隙中生成合成磁场。
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13
i ωt =120°
0
ωt
ωt =120°时电流和磁场情况
A× Z×
Y
×B CX
11
实际三相电动机
的旋转磁场是如 何产生的呢？
三相异步电动机的三相定子绕组以互隔1200的方式嵌放在定子铁 芯中。当三个绕组分别接入三相交流电后，便可以产生旋转磁场。
i
A
Z
Y
0
ωt
B
C
X
规定：电流为正值时，电流从绕组首端流入，从 末端流出；电流为负值时，电流从绕组末端流入， 从首端流出。
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1）变压器电动势：线圈与磁场相对静止，只有磁通变化。
2）运动电动势：线圈与磁场相对运动，引起磁通变化。 e=Blv 符合右手定则。
PPT课件
8
PPT课件
9
PPT课件
10
前面，我们回顾了电磁感应方面的一些基础知识，下面我们在此基础上开始了解电机 方面的理论知识，首先，来了解下右手定则。
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1、直线电流 产生的磁场
2、环形电流 产生的磁 场
PPT课件
4
三、磁场对电流的作用
1、通电导体在磁场中会受到力的作用，电 磁力的方向符合左手定则。
左手定则 伸开左手，四指并拢，拇指与四指垂直，并 且在同一平面里，让磁感线垂直穿过手心，使 四指指向电流方向，这时大拇指所指的方向就 是通电导线在磁场中所受磁场力的方向。
《永磁电机》PPT课件
5. 价格低廉
稀土材料: 退磁曲线即回复线，磁性能稳定！！
§24-2 永磁同步电机 永磁代替电励磁电枢结构不变。
N S
星型
径向
切向
结构特点
➢不消耗励磁 功率损耗小，效率高 ➢省去转子的滑环或电刷（电磁式同步电机） 结构简单
永磁铁的工作特点
➢永磁铁的提供磁通和磁势不是常数 永磁电机参数和运行的性
➢永磁的磁阻很大
第十八章 同步电机概述 复习交流电机一般问题（交流绕组、感应电势、 磁势），了解同步电机原理、结构、励磁方式、 技术指标、航空同步电机特色及发展状况。
*第十九章 三相同步发电机对称运行原理 重点介绍了同步电机电枢反应，推导出时空相量 图，本章另一个重点是同步发电机的电势方程及 相量图，这些是同步电机的基本理论，应当牢固 掌握，同时，对同步发电机的负载特性及电抗测 定方法应了解。
Hs H
1O1e004π0 A/ /m
79.577 8A 0A /m /m 磁滞回线
铁磁性材料的分类
➢软磁材料：矫顽力小于100A/m。用来组
成电机磁路，如定、转于冲片，以及其它导 磁部分。
➢半硬磁材料：矫顽力为100~1000A/m。
可用于制作磁滞电动机转子，故也称磁滞材
料。在工作过程中常处于交变磁化状态。
硅钢 纯铁
银 铜 真空 铝
物质的磁性
r
性质 相对导磁率
铁磁性
5000
铁磁性
7000
铁磁性
200000
反磁性 0.99983
反磁性 0.999983
反磁性
1.0
反磁性 1.00002
第一节 永磁材料的基本性能
一．磁性材料基本概念 二．永磁材料磁性能的主要参数
永磁同步电机的模型和方法ppt课件
标系上表示出来。将α 、 β 、o坐标放在定子上， α 轴与A相轴
线重合， β轴超前α 轴90度，在α 、 β 、o坐标系中的电压电流，
可以直接从A 、B、C三相坐标系中的电压电流通过简单的线性
变换可以得到。一个旋转矢量从A 、B、C三相定子坐标系变换
到α 、 β 、o坐标系成为3/2变换，有
• 经过变换后得到α 、 β 、o坐标系的电压方
围。
• 力矩平衡方程式为：
• − =
+
• 从上述分析可以看出在d 、q、0坐标系下的
数学模型简单的多，方便控制
• 根据电机的数学模型，可以将永磁同步电
机简化为如图所示的d，q轴模型。永磁同
步电机的转矩方程表示发电机的电磁转矩
可以通过控制定子电流的d，q轴分量进行
控制。
程为：
• α 、 β 、o坐标系的磁链方程为：
• 其中：Ld、Lq分别是同步电机直轴交轴电感；
为永磁极产生的与定子绕组交链的磁链
在α 、 β 、o坐标系中，经过线性变换使A 、
B、C三相坐标系中的电机数学模型方程得到一定
简化。针对内永磁同步电机，因为转子的直、交
轴的不对称而具有凸极效应，因此在α 、 β 、o
永磁同步发电机控制策略
• 永磁同步发电机常用的矢量控制策略有：
（1）isd=0 控制；
• （2）最大转矩电流比控制：
• （3）单位功率因数控制；
• （4）最小损耗控制等。
• 每种控制策略都有其优缺点，于是针对永
磁同步电机不同控制目标下的矢量控制策
略进行比较分析。
• 2.1 id=0电流控制
• id=0的控制称为磁场定向控制，这种控制
线重合， β轴超前α 轴90度，在α 、 β 、o坐标系中的电压电流，
可以直接从A 、B、C三相坐标系中的电压电流通过简单的线性
变换可以得到。一个旋转矢量从A 、B、C三相定子坐标系变换
到α 、 β 、o坐标系成为3/2变换，有
• 经过变换后得到α 、 β 、o坐标系的电压方
围。
• 力矩平衡方程式为：
• − =
+
• 从上述分析可以看出在d 、q、0坐标系下的
数学模型简单的多，方便控制
• 根据电机的数学模型，可以将永磁同步电
机简化为如图所示的d，q轴模型。永磁同
步电机的转矩方程表示发电机的电磁转矩
可以通过控制定子电流的d，q轴分量进行
控制。
程为：
• α 、 β 、o坐标系的磁链方程为：
• 其中：Ld、Lq分别是同步电机直轴交轴电感；
为永磁极产生的与定子绕组交链的磁链
在α 、 β 、o坐标系中，经过线性变换使A 、
B、C三相坐标系中的电机数学模型方程得到一定
简化。针对内永磁同步电机，因为转子的直、交
轴的不对称而具有凸极效应，因此在α 、 β 、o
永磁同步发电机控制策略
• 永磁同步发电机常用的矢量控制策略有：
（1）isd=0 控制；
• （2）最大转矩电流比控制：
• （3）单位功率因数控制；
• （4）最小损耗控制等。
• 每种控制策略都有其优缺点，于是针对永
磁同步电机不同控制目标下的矢量控制策
略进行比较分析。
• 2.1 id=0电流控制
• id=0的控制称为磁场定向控制，这种控制
永磁电机概述ppt课件
力
5
Choice of Rotors
转子的两种最基本的拓扑 • 有一点突出的表面磁铁，常用于DC电动机中 • 嵌入式磁铁，有显著的凸极，主要用于AC电机
图2 表面和内置的永磁四极电机
红、蓝色是相反极化的磁铁，灰色是叠片式铁心
a）非凸极的表面磁铁转子 b）凸极内置式磁铁
转子（IPM）
6
对表面磁铁非凸极转子，Xd=Xq，如图2（a）
13
Winding Arrangement
AC绕组的设计是为了获得正弦的开路反电势波形， DC绕组是要获得梯形波 AC Windings:
分数槽带绕组常用于AC电机中斜一个定子槽
14
分数槽带绕组常用于AC电机中，斜一个定子槽 斜槽、分数槽：减少齿谐波转矩 分数槽的好处： • 平均每对极下的槽数大为减少以较少数目的大槽代替数目较 多的小槽可减少槽绝缘占据的空间，有利于槽满率的提高 • 增加绕组的短（长）距和分布效应，改善反电动势波形的正 弦性 • 分数槽绕组电机有可能设计为线圈节距y=1（集中绕组）可 以缩短线圈周长和绕a组端部伸出长度，减少用铜量，各个线 圈端部没有重叠，不必设相间绝缘。 • 分数槽集中绕组有利于用绕线机进行机械绕线提高工效 • 槽满率的提高，使线圈周长缩短，铜耗随之减低进而提高效 率和减低温升 • 减低齿槽转矩和转矩波动
在图2-3的坐标下，永磁材料中的磁场满足： B=0H+0M 0-真空磁导率，M-单位体积内磁矩的矢量和，称为磁化 强度。其中0M称为内禀磁化强度，用Bi表示， Bi=0M=B+0H ,Bi=f(H)称为内禀退磁曲线。
21
典型的不同磁铁在25°C时的剩磁Br和回复磁导率REC 见表Ⅲ
Alnico- 铝镍钴合金，Ferrite-铁氧体， Sintered samarium cobalt-烧结的钐钴， Sintered Neodymium iron boron-烧结的钕铁硼
5
Choice of Rotors
转子的两种最基本的拓扑 • 有一点突出的表面磁铁，常用于DC电动机中 • 嵌入式磁铁，有显著的凸极，主要用于AC电机
图2 表面和内置的永磁四极电机
红、蓝色是相反极化的磁铁，灰色是叠片式铁心
a）非凸极的表面磁铁转子 b）凸极内置式磁铁
转子（IPM）
6
对表面磁铁非凸极转子，Xd=Xq，如图2（a）
13
Winding Arrangement
AC绕组的设计是为了获得正弦的开路反电势波形， DC绕组是要获得梯形波 AC Windings:
分数槽带绕组常用于AC电机中斜一个定子槽
14
分数槽带绕组常用于AC电机中，斜一个定子槽 斜槽、分数槽：减少齿谐波转矩 分数槽的好处： • 平均每对极下的槽数大为减少以较少数目的大槽代替数目较 多的小槽可减少槽绝缘占据的空间，有利于槽满率的提高 • 增加绕组的短（长）距和分布效应，改善反电动势波形的正 弦性 • 分数槽绕组电机有可能设计为线圈节距y=1（集中绕组）可 以缩短线圈周长和绕a组端部伸出长度，减少用铜量，各个线 圈端部没有重叠，不必设相间绝缘。 • 分数槽集中绕组有利于用绕线机进行机械绕线提高工效 • 槽满率的提高，使线圈周长缩短，铜耗随之减低进而提高效 率和减低温升 • 减低齿槽转矩和转矩波动
在图2-3的坐标下，永磁材料中的磁场满足： B=0H+0M 0-真空磁导率，M-单位体积内磁矩的矢量和，称为磁化 强度。其中0M称为内禀磁化强度，用Bi表示， Bi=0M=B+0H ,Bi=f(H)称为内禀退磁曲线。
21
典型的不同磁铁在25°C时的剩磁Br和回复磁导率REC 见表Ⅲ
Alnico- 铝镍钴合金，Ferrite-铁氧体， Sintered samarium cobalt-烧结的钐钴， Sintered Neodymium iron boron-烧结的钕铁硼
永磁电机磁路计算基础ppt课件
33
经营者提 供商品 或者服 务有欺 诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
4．2 最大有效磁能的永磁体最佳工作点
则具有最大有效磁能的永磁体最 佳工作点的标么值
34
经营者提 供商品 或者服 务有欺 诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
4
经营者提 供商品 或者服 务有欺 诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
5
经营者提 供商品 或者服 务有欺 诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
负载时的联立方程组为
19
经营者提 供商品 或者服 务有欺 诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
然后用通常的磁路计算方法，根据外磁 路尺寸和材质的磁化特性，求出磁路各部分 的磁密和磁位差，并用以检查永磁电机设计 的合理性和调整磁路设计。
22
经营者提 供商品 或者服 务有欺 诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
2.3 解析法的应用 以上为了推导过程简洁，是从退磁曲线为直线、回复线与退磁曲线
重合的稀土木磁材料这一特例着手的。实际上，上述推导结果可以推广 应用于所有永磁材料。研究实践表明，在永磁电机运行时，永磁体工作 点是变化的，直接决定永磁体的磁密与场强关系的是回复线。或者说， 永磁体在电机内的基本工作曲线是回复线，并不是退磁曲线。而所有永 磁材料的回复线部近似认为是直线，区别在于它们并不都象稀土永磁那 样在第二象限内全部是直线，而是在退磁场强超过一定值后出现拐点； 而且，采用不同的稳磁处理引起起始点P的位置不同，导致回复线与纵轴 的交点随之改变；这些增加了分析计算的复杂性。经过分析研究可知， 只要针对不同情况进行处理，仍可应用上述方法。
永磁同步电机的模型和方法课件
电流方程
电流方程描述了PMSM的定子 电流与转子位置之间的关系。
电流方程通常表示为：I = Iq×sin(θr) + Id×cos(θr)，其中 I是电流矢量，Iq是定子电流矢 量，Id是直轴电流矢量，θr是转
子位置角。
该方程反映了随着转子位置的变 化，定子电流矢量的变化情况。
磁链方程
磁链方程通常表示为：Ψ = L0×I + L1×(θr)，其中Ψ 是磁通链数，L0和L1是与电机结构有关的常数，θr 是转子位置角。
06 参考文献
参考文献
01
总结词
详细描述了PMSM的数学模型和等效电路模型，并给出了仿真结果和实
验结果。
02 03
详细描述
本文介绍了永磁同步电机的数学模型和等效电路模型，通过仿真和实验 验证了模型的准确性和有效性。该文还对PMSM的控制器设计进行了详 细讨论，为PMSM的控制提供了理论依据。
总结词
磁链方程描述了PMSM的磁通链数与转子位置角之间 的关系。
该方程反映了随着转子位置的变化，磁通链数的变化 情况。
转矩方程
转矩方程描述了PMSM的输出转矩与定子电流之间的关系。
转矩方程通常表示为：T = (P/2π)×(θr×Iq)，其中T是输出转矩，P是电机极对数，θr是转 子位置角，Iq是定子电流矢量中的直交分量。
永磁同步电机的发展趋势和挑战
发展趋势
随着技术的不断发展，永磁同步电机将朝着更高效率、更高可靠性、更小体积和更低成本的方向发展 。同时，随着智能制造和物联网技术的快速发展，永磁同步电机的智能化和网络化也将成为未来的发 展趋势。
挑战
尽管永磁同步电机具有许多优点，但在高温、高湿、高海拔等恶劣环境下运行时，仍存在一些挑战。 例如，高温会导致永磁材料性能下降，高湿会使电机腐蚀生锈，高海拔会使电机功率下降等。因此， 提高永磁同步电机的环境适应性是当前面临的重要问题之一。
《永磁同步电动机》课件
面临的挑战与解决方案
成本问题
随着高性能永磁材料价格的上涨，永磁同步电动机的成本 也随之增加。解决方案包括采用替代性材料、优化设计等 降低成本。
控制精度问题
在某些高精度应用场景中，永磁同步电动机的控制精度仍 需提高。解决方案包括采用先进的控制算法和传感器技术 提高控制精度。
可靠性问题
在高温、高湿等恶劣环境下，永磁同步电动机的可靠性可 能会受到影响。解决方案包括加强散热设计、提高材料耐 久性等提高可靠性。
总结词
风力发电系统中应用永磁同步电动机，具有 高效、可靠、低噪音等优点。
详细描述
风力发电系统需要能够在风能不稳定的情况 下高效、可靠运行的电机，永磁同步电动机 能够满足这些要求。其高效、可靠、低噪音 的特性使得风力发电系统在能源利用效率和
可靠性方面具有显著优势。
THANKS
感谢观看
工作原理
永磁同步电动机通过控制器调节电机电流，使电机转子与定子磁场保持同步， 从而实现电机的运转。其工作原理基于磁场定向控制和矢量控制技术。
种类与特点
种类
永磁同步电动机根据结构可分为 表面贴装式、内置式和无铁心式 等类型。
特点
永磁同步电动机具有效率高、节 能效果好、运行稳定、维护方便 等优点，广泛应用于工业自动化 、新能源、电动汽车等领域。
05
CATALOGUE
永磁同步电动机的发展趋势与挑战
技术发展趋势
高效能化
随着技术的不断进步，永磁同步电动机的效率和性能不断提升， 能够满足更多高效率、高负载的应用需求。
智能化
随着物联网、传感器等技术的发展，永磁同步电动机的智能化水平 不断提高，可以实现远程监控、故障诊断等功能。
紧凑化
为了适应空间受限的应用场景，永磁同步电动机的尺寸和重量不断 减小，同时保持高性能。
永磁同步电机PPT课件
永磁同步电动机的转子磁路结构
1. 表面式转子磁路结构 2. 内置式转子磁路结构 3. 爪极式转子磁路结构 4. 隔磁措施
2、内置式转子磁路结构
永磁体位于转子内部，永磁体外表面与定子铁心内 圆之间有铁磁物质制成的极靴，极靴中可以放置铸铝 笼或铜条笼，起阻尼或(和)起动作用，动、稳态性能 好，广泛用于要求有异步起动能力或动态性能高的永 磁同步电动机。内置式转子内的永磁体受到极靴的保 护，其转子磁路结构的不对称性所产生的磁阻转矩也 有助于提高电动机的过载能力和功率密度，而且易于
永磁同步电动机
主磁场方向不同：径向磁场式和轴向磁场式。
电枢绕组位置：内转子式（常规式）和外转 子式。
转子有无起动绕组：无起动绕组电动机（常 称为调速永磁同步电动机）和有起动绕组电 动机（常称为异步起动永磁同步电动机）。
供电电流波形：可分为矩形波永磁同步电动 机（简称为无刷直流电动机）和正弦波永磁 同步电动机（简称为永磁同步电动机）。
1. 表面式转子磁路结构 2. 内置式转子磁路结构 3. 爪极式转子磁路结构 4. 隔磁措施
3、爪极式转子磁路结构
1—左法兰盘 2—圆环形永磁体 3—右法兰盘 4—非磁性转轴
3、爪极式转子磁路结构
左右法兰盘的爪数相同，且两者的爪极互相 错开，沿圆周均匀分布，永磁体轴向充磁，因 而左右法兰盎的爪极分别形成极性相异，相互 错开的永磁同步电动机的磁极。爪极式转子结 构永磁同步电动机的性能较低，又不具备异步 起动能力，但结构和工艺较为简单。
1、表面式转子磁路结构
插入式转子结构使用特点
这种结构可充分利用转子磁路的不对称性 所产生的磁阻转矩，提高电动机的功率密度， 动态性能较凸出式有所改善，制造工艺也较简 单，常被某些调速永磁同步电动机所采用。但 漏磁系数和制造成本都较凸出式大。
永磁直流电机课件
Tk
Kt Ra
Ua
机械特性曲线与 横轴的交点为电机堵 转时(n=0)的转矩，即 电动机的堵转矩Tk
永磁直流电机课件
三.永磁直流电机调速特性
由转速公式： 可知，有三种调速方式： 电枢回路串电阻调速 调压调速 弱磁调速
永磁直流电机课件
三.永磁直流电机调速特性
1.电枢回路串电阻调速
工作条件： 保持励磁，电压不变 ；
端盖 轴承
碳刷支架
永磁直流电机课件
1.基本结构-爆炸图
永磁直流电机课件
2.工作原理
F=BlI B—磁通密度; L—通电导体长度； I —导体中电流； F方向—左手定则.
永磁直流电机课件
二.永磁直流电机的机械特性
机械特性是指控制电压恒定时，电机的转速随转矩变化的关系
转速公式：
n0
Ua Ke
机械特性曲线与 纵轴的交点为电磁转 矩等于零时电动机的 理想空载转速 n0
关系，可以得到电风扇的仿真模型。
永磁直流电机课件
电风扇的Simulink仿真模型
PS Gain的值取为-1e-10
永磁直流电机课件
3. 改变电机外负载
电机电流曲线
电机转速曲线
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六. 永磁直流电机的应用和发展
永磁直流电机没有励磁绕组，体积小，重量轻， 直流电机启动调速方便等特点，永磁直流电机 广泛应用于现代技术，航空航天技术等。
永磁直流电机会向无刷化方向发展，应用于更 多的科技领域。
永磁直流电机课件
谢谢大家
永磁直流电机课件
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五.永磁直流电机仿真结果
电机电流曲线
电机转速曲线
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五.修改模型
永磁直流电机介绍精品课件
永磁直流电机介绍精品课件
15
COGGING TORQUE是电机行业的一个专业名词，译为齿槽转矩， 大小只和电机本身有关，反映的是电机本身的内在特性的综合指标。 它的存在会使电机的振 动、噪声和控制向人们不希望的方向变化. 所以它的大小是对电机品质的一个客观评价。
Characteristics of cogging torque: • Cogging torque exists even if there is no current input. • The average of cogging torque is zero. • The number of cycle per revolution of the cogging torque is the least common multiple of poles number and teeth number.
•永磁直流伺服电动机：自动化系统、测量装置、
电子设备
•永磁直流测速发电机
•永磁直流力矩电动机：低速直接驱动系统
•永磁直流低速测速发电机：伺服系统速度反馈器
•永磁无刷直流电动机
•永磁无刷测速发电机
•永磁无刷直流力矩电动机：高真空、高冲击振动
和高精度运行
•……
永磁直流电机介绍精品课件
36
永磁直流电机以电动机为主，又以驱动型永 磁直流电动机和永磁直流伺服电动机占多数。永磁 直流发电机以测速为主
原理
电机的运行 机内主磁通 电流产生 永磁材料（经过磁化后拥有很强的磁场保持能力）
永磁直流电机与电磁式直流电机原理相似。唯一的 区别就是磁通产生的方式
由电流励磁电机介绍精品课件
1
Important characteristics of PMs（永磁材料） • Magnetic performance:
永磁同步电机工作原理精品PPT课件
3)转子无阻尼绕组。
永磁同步电动机在三相定子参考坐标系中的数学
模型可以表达如下：
定子电压：
us
Rsis
d s
dt
定子磁链： s
Lsis
e jr
f
电磁转矩：
Te
3 2
n
p
s
is
PMSM和BLDC电机的工作原理
永磁同步电动机在 以表达如下：
标系中的数学模型可
s s j定s子 电流：
is is jis定子磁链：
内容提要
PMSM和BLDC电机的特点 PMSM和BLDC电机的应用范围 PMSM和BLDC电机的结构 PMSM和BLDC电机的工作原理 PMSM和BLDC电机的控制策略 PMSM电机的FOC控制策略
PMSM和BLDC电机的特点
优点
（1）功率密度大； （2）功率因数高（气隙磁场主要或全部由转
能性。
PMSM和BLDC电机的应用范围
软、硬磁盘驱动器、录像机磁鼓（视频磁 头）和磁带伺服系统
体积小、容量小、控制精度高
机床、机器人等数控系统
快速性好、定位（速度和位置）精度高、 起动转矩大、过载能力强
PMSM和BLDC电机的应用范围
交通运输
电动自行车、电动汽车、混合动力车、 城轨车辆、机车牵引
Lq )id iq
PMSM和BLDC电机的工作原理
BLDC电机控制方式 （1）两两通电方式
每一瞬间有两个功率开关导通，每隔60度换相一次，
每次换相一个功率开关，每个功率开关导通120度电
角度。导通顺序为 VF1VF2、VF2VF3、VF3VF4、VF4VF5、VF5VF6、VF6VF1...
U1
PMSM和BLDC电机的结构
永磁同步电机工作原理 ppt课件
U1
VF1
VF3
VF5
H1
译
A
码
H2
电
B
H3
路
VF4
VF6
VF2
C
Y联结三三通电方式的控制原理图
PMSM和BLDC电机的工作原理
vab
Vd
0
2
t
van
0
2
3 Vd
1 3
Vd
t
M
Y联结三三通电方式相电压和线电压波形
a)
VF6VF1VF2导通时合成转矩
Tc 2
b) VF1VF2VF3导通是合成转矩
c)三三通电时合成转矩
1 2 3 2
1 2
3 2
C2/3
1
2 3
1 2
1 2
0
3
2
3 2
PMSM电机的FOC控制策略
如果三相绕组是Y形联结不带零线，则有
iA iB iC 0
于是
3
i i
2 1
2
0 2
iA iB
2
iA
iB
3 1 6
0
1 2
i i
PMSM电机的FOC控制策略
Ta Tc
Tc Tbc
Tb
Ta
Tac
Tbc
Tc Tba
Tab Tca
a)
b)
c)
Y联结绕组两两通电时的合成转矩矢量图
PMSM和BLDC电机的工作原理
（2）三三通电方式
每一瞬间有三个功率开关导通，每隔60度换相一次， 每个功率开关导通180度电角度。导通顺序为
VF1VF2VF3、VF2VF3VF4、VF3VF4VF5、VF4VF5VF6、VF5VF6VF1、VF6VF1VF2、VF1VF2VF3...
永磁电机课件..共61页
永磁电机课件..
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
永磁同步电机原理及其应用ppt课件
医疗机械领域 传统高速旋转的整流子电机不仅缺点率高，且寿命短、噪声大、无法做消毒 处置。用电子换向无刷直流永磁电机可以极大的提高任务可靠性，降低噪 声，延伸寿命，是开发新一代医疗器械的关键。
永磁同步变频调速电机运用案例
家电行业领域 由于永磁电机在低运转时效率极高，可以有效的降低频繁启动的损耗，是实 现家电节能的较佳技术途径之一。
永磁同步电机相比交流异步电机优势
c、由于永磁同步电机功率因数高，这样相比异步电机其电机电流更小，相应 地电机的定子铜耗更小，效率也更高。
d、系统效率高：永磁电机参数，特别是功率因数，不受电机极数的影响， 因此便于设计成多极电机〔如可以100极以上〕，这样对于传统需求经过 减速箱来驱动负载电机，可以做成直接用永磁同步电机驱动的直驱系统， 从而省去了减速箱，提高了传动效率。
永磁同步变频调速电机运用案例
船舶电力推进领域 推进电机是船舶综合电力系统的重要组成部分、永磁同步推进电机具有体积 小、分量轻、效率高、噪声低、易于实现集中遥控、可靠性高、可维护性好 等优点，是船舶推进电机的理想选择。
永磁同步变频调速电机运用案例
挤出机领域 螺杆驱动电机是挤出机动力系统的重要组成部分、永磁同步电机具有体积 小、分量轻、效率高、噪声低、可靠性高、可维护性好等优点，是挤出机 驱动电机的理想选择。
永磁同步电机相比交流异步电机优势
5、体积小，功率密度大：
永磁同步变频调速电机体积小，功率密度大的优势，集中表达在驱动低速大 扭矩的负载时，一个是电机的极数的增多，电机体积可以减少。还有就是： 电机效率的增高，相应地损耗降低，电机温升减小，那么在采用一样绝缘等
级 的情况下，电机的体积可以设计的更小；电机构造的灵敏性，可以省去电机 内许多无效部分，如绕组端部，转子端环等，相应体积可以更小。
永磁同步变频调速电机运用案例
家电行业领域 由于永磁电机在低运转时效率极高，可以有效的降低频繁启动的损耗，是实 现家电节能的较佳技术途径之一。
永磁同步电机相比交流异步电机优势
c、由于永磁同步电机功率因数高，这样相比异步电机其电机电流更小，相应 地电机的定子铜耗更小，效率也更高。
d、系统效率高：永磁电机参数，特别是功率因数，不受电机极数的影响， 因此便于设计成多极电机〔如可以100极以上〕，这样对于传统需求经过 减速箱来驱动负载电机，可以做成直接用永磁同步电机驱动的直驱系统， 从而省去了减速箱，提高了传动效率。
永磁同步变频调速电机运用案例
船舶电力推进领域 推进电机是船舶综合电力系统的重要组成部分、永磁同步推进电机具有体积 小、分量轻、效率高、噪声低、易于实现集中遥控、可靠性高、可维护性好 等优点，是船舶推进电机的理想选择。
永磁同步变频调速电机运用案例
挤出机领域 螺杆驱动电机是挤出机动力系统的重要组成部分、永磁同步电机具有体积 小、分量轻、效率高、噪声低、可靠性高、可维护性好等优点，是挤出机 驱动电机的理想选择。
永磁同步电机相比交流异步电机优势
5、体积小，功率密度大：
永磁同步变频调速电机体积小，功率密度大的优势，集中表达在驱动低速大 扭矩的负载时，一个是电机的极数的增多，电机体积可以减少。还有就是： 电机效率的增高，相应地损耗降低，电机温升减小，那么在采用一样绝缘等
级 的情况下，电机的体积可以设计的更小；电机构造的灵敏性，可以省去电机 内许多无效部分，如绕组端部，转子端环等，相应体积可以更小。
永磁同步电动机教材ppt课件
• 与异步电机不同，同步电机不能采用调理 转差的方法，只能调频调速。根据对频率 进展控制的不同方法，同步电机变频调速
系统可以分为它控式和自控式。当同步电
机定子电压频率由一个外部频率控制安装 进展控制时，称为他控方式。当同步电机
定子电压频率由其轴上位置传感器发出的 脉冲来控制变频安装的触发脉冲时，称为 自控方式。
2. 由永磁体来产生磁场 由于永磁资料的固有特性，它经过预先磁化[充磁]
以后，不再需求外加能量就能在其周围空间建立磁场。
• 与传统的电励磁电机相比，永磁电机，特别是 稀土永磁电机具有构造简单，运转可靠；体积 小，质量轻；损耗少，效率高；电机的外形和 尺寸可以灵敏多样等显著优点。因此运用范围 极为广泛，几乎普及航空航天、国防、工农业 消费和日常生活的各个领域。
在变频技术日新月异地开展的同时，交流电动机 控制技术获得了突破性进展。
1.2 感应电动机调速的根本方法
n 6 0 f1 (1 s)/P n n 0 (1 s)
• 感应电动机的调速方法分为变频调速、变极对 数调速和调转差率调速三种。
• 详细的说常见的根本种类有：①降电压调速； ②电磁转差离合器调速；③绕线转子感应电机 转子回路串电阻调速；④绕线转子感应电机串 级调速；⑤变极对数调速；⑥变压变频调速等。
永磁资料
永磁电机的性能、设计制造特点和 运用范围都与永磁资料的性能亲密相关。 永磁资料种类众多，性能差别很大。因 此，在研讨永磁电机之前，首先从设计 制造电机的需求出发，了解电机中最常 用的三种主要永磁资料〔铁氧体、铝镍 钴、钕铁硼〕的根本性能，包括磁性能、 物理性能，选用时的本卷须知。
永磁体的磁稳定性
• U 1 f1 常值。此时采用带低频定子电阻压降 补偿的恒电压频率比控制，其电压、频率关系 如图中曲线所示。假设电动机在不同转速下都 有额定电流，那么电机能在温升允许的情况下 长期运转，这时转矩根本上随磁通变化。由于 维持了气隙磁通恒定，电机将作恒转矩运转。
页讲解永磁电机设计PPT课件
回复磁 导率
LN10 0.6
LNG13 LNG32
0.7
LNG37 1.2
LNG40 1.2
LNG44 1.25
LNG52 1.25
LNG60 1.3
LNGT7 1.35
0
0.9
6.0 7.0 12.0 12.0 12.5 12.5 13.0 13.5 9
36 0.45 10 48 0.60 12.7 44 0.55 32 48 0.6 36.9 48 0.6 39.8 52 0.65 43.8 56 0.7 51.7 60 0.75 60 145 1.82 70
NdFeB2 80/85M NdFeB2 64/82H NdFeB3 36/94H
（1－10）
第15页/共182页
居里温度：随着温度的升高，磁性能逐步降低，升至某一温度时， 磁化强度消失，该温度称为该永磁材料的居里温度，又称居里点， 符号为 ，单位为K或 。
手册或资料中通常提供的是室温 时的剩余磁感应强度 ，则工 作温度 时的剩余磁感应强度 为
式中， 和 取绝对值。
（1－11）
第17页/共182页
永磁材料在不同工作温度下施加退磁磁场引起的磁 性能变化，称为热稳定性。 （3）化学稳定性是指受酸、碱、氧气和氢气等化学因 素的作用，永磁材料内部或表面化学结构发生变化的情 况。
在生产过程中需采取措施来防止氧化 要在成品表面涂敷保护层，如镀锌、镀镍、电泳等。
第18页/共182页
（4）时间稳定性，通常以一定尺寸形状样品的开路 磁通随时间损失的百分比来表示，叫做时间稳定性， 或叫自然时效。
第23页/共182页
特点：
❖
温度系数小
ห้องสมุดไป่ตู้
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1）变压器电动势：线圈与磁场相对静止，只有磁通变化。
2）运动电动势：线圈与磁场相对运动，引起磁通变化。 e=Blv 符合右手定则。
8
9
10
前面，我们回顾了电磁感应方面的一些基础知识，下面我们在此基础上开始了解电机 方面的理论知识，首先，来了解下右手定则。
实际三相电动机
的旋转磁场是如 何产生的呢？
直流无刷电机 基本原理
BLDC电机
在了解永磁电机之前，为便于理解永磁电机 工作的基本原理，我们先简要回顾一下电磁感应 方面的一些基本理论及我们比较熟悉的普通三相 异步电动机和单相异步电动机与直流电机的基本 工作原理。通过对比分析，有助于我们快速的掌 握永磁电机的基本工作原理。首先，来了解一下 电磁感应方面的一些基础知识。
部由N指向S，在磁极内部由S指向N。磁力线越密磁场越强，磁 力线越疏磁场越弱。
3
二、电流的磁场
1920年，科学家奥斯特发现，在电流周围存在磁场（动电 生磁），即电流的磁效应。
电流与其产生磁场的方向可用安培定则来判断，既适用于判断 电流产生的磁场方向，也适用于在已知磁场方向时判断电流的方 向。
1、直线电流 产生的磁场
空间对称嵌放。起动绕阻与电容C串联，使起动绕组
电流i2和工作绕组电流i1产生90°的相位差，即：
C i2
i i1 i2 i1
M 1～
0 45°90°
ωt Y
360°
(a) 电路图
(b) 波形图
A
B
X
t 0
A
A
Y
BY
B
X
X
t90 t180
加入起动绕组后，和工作绕组并联连接于单相交流电源上。
可见，单相电动机定子两绕组的合成磁场也是一个随时间空间位置不 断变化的旋转磁场。单相电动机也因之可以自行起动了。
即：B=
F IL
B：均匀磁场的磁感强度（T） F：通电导体受到的电磁力（N） I：导体中的电流强度（A） L：导体在磁场中的有效长度（m）
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3、一匝匝数为N的线圈在磁场中，若与线圈交链
的磁通Φ发生变化，则线圈上会感应出电动势e,称为 电磁感应, e的正方向与Φ符合右手螺旋定则。
E=-N△φ/△t
上式的含义是指，电磁感应的电动势与线圈匝数和磁通的变化率成正比。 负号是指在感应电动势作用下而在线圈里产生的感应电流所产生的Φ′将 逆着Φ变化。
磁与电磁
一、磁的基本知识
1、磁性 :能吸引铁、镍等金属或合金的性质。 2、磁体 :具有磁性的物体。 3、磁极 :磁体上磁性最强的部位，有S极和N极，磁极间同性
相斥,异性相吸。 4、磁力 :磁极间的相互作用力。 5、磁场 :磁极周围存在的一种特殊物质,具有力和能的特性。 6、磁力线 :为描述磁场的强弱和方向而引入的假想线。在磁极外
A、C两相电流t=0时为正，因此首端流入、末端流出。 B相电流t=0时为负，末端流入、首端流出。 相邻线圈电流流向一致，在气隙中生成合成磁场。
13
i ωt =120°
0
ωt
ωt =120°时电流和磁场情况
A× Z×
Y
×B CX
可见当电流随时间变化120°，电动机的磁场在空间的位置也随 之旋转了120°。
三相异步电动机的三相定子绕组以互隔1200的方式嵌放在定子铁 芯中。当三个绕组分别接入三相交流电后，便可以产生旋转磁场。
i
A
Z
Y
0
ωtBBiblioteka CX规定：电流为正值时，电流从绕组首端流入，从 末端流出；电流为负值时，电流从绕组末端流入， 从首端流出。
12
i
电流入
A× Z
×
Y
0
ωt
C×
B
电流出
X
ωt=0时电流和磁场情况
A× F
×
Y
×CS F X
N
Z n0
在电动机对称三相定子绕组中通入 对称三相交流电流
产生气隙旋转磁场
转子导体与磁场相切割，生成感 应电动势、感应电流
B
载流导体受电磁力的作用形成力偶
力偶对电机转轴形成电磁转矩
从而使固定不动的转子顺着旋转磁场的方向转动起来。
若要改变电动机的旋转方向，只需任调通入定子绕组中 两相电流的相序即可。
18
很明显，电动机上存在两个转速，一个是旋转磁场转速n0，一个是转子的 转速n。
电动机的转速n能等于旋 转磁场的转速n0吗？
如果二者相等，则转子与旋转磁场之间 就没有了相对切割→转子不切割磁场就不能 产生感应电流成为载流导体→不是载流导体就无法在磁场中 受力→不受力电动机就永远转运不起来。
n≠n0，异步！
A×
×
Y
N
Z n0
×
B
CS X
电流随时间变化一周，电动机的气隙磁场在空间的位置也顺时针旋 转了360°。表明磁场的旋转速度与电流变化的频率有关。
16
归纳：
只要三相异步机的对称三相定子绕组中通入对称三相交 流电，就会在定子和转子之间的气隙中产生一个随时间变化的 旋转磁场。
17
三相异步电动机工作原理概括
观察电流波形图及电机示意图可看出，合成磁场的转向取决于三相电流 的顺序，A→B→C正序时气隙磁场顺时针旋转。
14
i
ωt =240°
0
ωt
ωt =240°时电流和磁场情况
A Z
N
Y
S
×
×B
C ×X
观察电流波形图及电机示意图可看出，合成磁场的转向取决于三相电流 的顺序。
15
i
ωt =360°
0
ωt
ωt =360°时电流和磁场情况
2、环形电流 产生的磁 场
4
三、磁场对电流的作用
1、通电导体在磁场中会受到力的作用，电 磁力的方向符合左手定则。
左手定则 伸开左手，四指并拢，拇指与四指垂直，并 且在同一平面里，让磁感线垂直穿过手心，使 四指指向电流方向，这时大拇指所指的方向就 是通电导线在磁场中所受磁场力的方向。
5
6
2、我们常使用通电导体在磁场中某点受到的电磁 力与导体中电流和导体的有效长度的乘积的比值来表 示该点磁场的性质，并称为该点的磁感强度B。
19
单相异步电动机的定子磁场
S×
i
×N
× 单相机定子
0
N × 单相机转子
×
ωt
×S
在定子绕组中通入单相交流电
电流正半周，线圈导体中通过 的电流始终为正值
电流的负半周，线圈导体中通 过的电流方向始终为负
合成磁场随时间大小不断变化， 合成磁场随时间大小不断变化， 但磁场轴线的位置始终不变。 但磁场轴线的位置始终不变。
显然，单相异步电动机的定子磁场是一个大小和方向随时间不断变化、
但磁场轴线位置始终不变的脉动磁场。所以单向异步机的转子不会自行 起动，也就是说单相异步电动机的起动转矩为零。
20
如何使单相异 步电动机旋转 起来呢？
电容分相法可让单相异步机转动
电容分相式异步电动机的定子有两个绕组：
一个是工作绕组；另一个是起动绕组，两个绕组在
2）运动电动势：线圈与磁场相对运动，引起磁通变化。 e=Blv 符合右手定则。
8
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前面，我们回顾了电磁感应方面的一些基础知识，下面我们在此基础上开始了解电机 方面的理论知识，首先，来了解下右手定则。
实际三相电动机
的旋转磁场是如 何产生的呢？
直流无刷电机 基本原理
BLDC电机
在了解永磁电机之前，为便于理解永磁电机 工作的基本原理，我们先简要回顾一下电磁感应 方面的一些基本理论及我们比较熟悉的普通三相 异步电动机和单相异步电动机与直流电机的基本 工作原理。通过对比分析，有助于我们快速的掌 握永磁电机的基本工作原理。首先，来了解一下 电磁感应方面的一些基础知识。
部由N指向S，在磁极内部由S指向N。磁力线越密磁场越强，磁 力线越疏磁场越弱。
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二、电流的磁场
1920年，科学家奥斯特发现，在电流周围存在磁场（动电 生磁），即电流的磁效应。
电流与其产生磁场的方向可用安培定则来判断，既适用于判断 电流产生的磁场方向，也适用于在已知磁场方向时判断电流的方 向。
1、直线电流 产生的磁场
空间对称嵌放。起动绕阻与电容C串联，使起动绕组
电流i2和工作绕组电流i1产生90°的相位差，即：
C i2
i i1 i2 i1
M 1～
0 45°90°
ωt Y
360°
(a) 电路图
(b) 波形图
A
B
X
t 0
A
A
Y
BY
B
X
X
t90 t180
加入起动绕组后，和工作绕组并联连接于单相交流电源上。
可见，单相电动机定子两绕组的合成磁场也是一个随时间空间位置不 断变化的旋转磁场。单相电动机也因之可以自行起动了。
即：B=
F IL
B：均匀磁场的磁感强度（T） F：通电导体受到的电磁力（N） I：导体中的电流强度（A） L：导体在磁场中的有效长度（m）
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3、一匝匝数为N的线圈在磁场中，若与线圈交链
的磁通Φ发生变化，则线圈上会感应出电动势e,称为 电磁感应, e的正方向与Φ符合右手螺旋定则。
E=-N△φ/△t
上式的含义是指，电磁感应的电动势与线圈匝数和磁通的变化率成正比。 负号是指在感应电动势作用下而在线圈里产生的感应电流所产生的Φ′将 逆着Φ变化。
磁与电磁
一、磁的基本知识
1、磁性 :能吸引铁、镍等金属或合金的性质。 2、磁体 :具有磁性的物体。 3、磁极 :磁体上磁性最强的部位，有S极和N极，磁极间同性
相斥,异性相吸。 4、磁力 :磁极间的相互作用力。 5、磁场 :磁极周围存在的一种特殊物质,具有力和能的特性。 6、磁力线 :为描述磁场的强弱和方向而引入的假想线。在磁极外
A、C两相电流t=0时为正，因此首端流入、末端流出。 B相电流t=0时为负，末端流入、首端流出。 相邻线圈电流流向一致，在气隙中生成合成磁场。
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i ωt =120°
0
ωt
ωt =120°时电流和磁场情况
A× Z×
Y
×B CX
可见当电流随时间变化120°，电动机的磁场在空间的位置也随 之旋转了120°。
三相异步电动机的三相定子绕组以互隔1200的方式嵌放在定子铁 芯中。当三个绕组分别接入三相交流电后，便可以产生旋转磁场。
i
A
Z
Y
0
ωtBBiblioteka CX规定：电流为正值时，电流从绕组首端流入，从 末端流出；电流为负值时，电流从绕组末端流入， 从首端流出。
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i
电流入
A× Z
×
Y
0
ωt
C×
B
电流出
X
ωt=0时电流和磁场情况
A× F
×
Y
×CS F X
N
Z n0
在电动机对称三相定子绕组中通入 对称三相交流电流
产生气隙旋转磁场
转子导体与磁场相切割，生成感 应电动势、感应电流
B
载流导体受电磁力的作用形成力偶
力偶对电机转轴形成电磁转矩
从而使固定不动的转子顺着旋转磁场的方向转动起来。
若要改变电动机的旋转方向，只需任调通入定子绕组中 两相电流的相序即可。
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很明显，电动机上存在两个转速，一个是旋转磁场转速n0，一个是转子的 转速n。
电动机的转速n能等于旋 转磁场的转速n0吗？
如果二者相等，则转子与旋转磁场之间 就没有了相对切割→转子不切割磁场就不能 产生感应电流成为载流导体→不是载流导体就无法在磁场中 受力→不受力电动机就永远转运不起来。
n≠n0，异步！
A×
×
Y
N
Z n0
×
B
CS X
电流随时间变化一周，电动机的气隙磁场在空间的位置也顺时针旋 转了360°。表明磁场的旋转速度与电流变化的频率有关。
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归纳：
只要三相异步机的对称三相定子绕组中通入对称三相交 流电，就会在定子和转子之间的气隙中产生一个随时间变化的 旋转磁场。
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三相异步电动机工作原理概括
观察电流波形图及电机示意图可看出，合成磁场的转向取决于三相电流 的顺序，A→B→C正序时气隙磁场顺时针旋转。
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i
ωt =240°
0
ωt
ωt =240°时电流和磁场情况
A Z
N
Y
S
×
×B
C ×X
观察电流波形图及电机示意图可看出，合成磁场的转向取决于三相电流 的顺序。
15
i
ωt =360°
0
ωt
ωt =360°时电流和磁场情况
2、环形电流 产生的磁 场
4
三、磁场对电流的作用
1、通电导体在磁场中会受到力的作用，电 磁力的方向符合左手定则。
左手定则 伸开左手，四指并拢，拇指与四指垂直，并 且在同一平面里，让磁感线垂直穿过手心，使 四指指向电流方向，这时大拇指所指的方向就 是通电导线在磁场中所受磁场力的方向。
5
6
2、我们常使用通电导体在磁场中某点受到的电磁 力与导体中电流和导体的有效长度的乘积的比值来表 示该点磁场的性质，并称为该点的磁感强度B。
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单相异步电动机的定子磁场
S×
i
×N
× 单相机定子
0
N × 单相机转子
×
ωt
×S
在定子绕组中通入单相交流电
电流正半周，线圈导体中通过 的电流始终为正值
电流的负半周，线圈导体中通 过的电流方向始终为负
合成磁场随时间大小不断变化， 合成磁场随时间大小不断变化， 但磁场轴线的位置始终不变。 但磁场轴线的位置始终不变。
显然，单相异步电动机的定子磁场是一个大小和方向随时间不断变化、
但磁场轴线位置始终不变的脉动磁场。所以单向异步机的转子不会自行 起动，也就是说单相异步电动机的起动转矩为零。
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如何使单相异 步电动机旋转 起来呢？
电容分相法可让单相异步机转动
电容分相式异步电动机的定子有两个绕组：
一个是工作绕组；另一个是起动绕组，两个绕组在