永磁同步电机学习笔记
永磁同步电机实训报告
永磁同步电机实训报告永磁同步电机实训报告一、实训目的二、实训设备三、实训内容1. 永磁同步电机的工作原理2. 永磁同步电机的特点3. 永磁同步电机的控制方法四、实训过程1. 实验前准备2. 实验一：永磁同步电机启动控制实验3. 实验二：永磁同步电机转速控制实验五、实训总结一、实训目的：本次永磁同步电机实训旨在通过学习永磁同步电机的工作原理和特点，了解永磁同步电机的控制方法，并通过实际操作，掌握永磁同步电机启动和转速控制技术。
二、实训设备：本次永磁同步电机实训所用设备为一台永磁同步电机，一台变频器以及相关接线和测试仪器。
三、实训内容：1. 永磁同步电机的工作原理：永磁同步电机是一种利用定子上与转子上的稀土永磁体产生的恒定磁场与旋转磁场作用，实现转矩传递和能量转换的电机。
当定子上的三相交流电流流过定子绕组时，会在定子上产生一个旋转磁场，而转子上的永磁体则会产生一个恒定的磁场。
当两者相互作用时，就会产生一个旋转力矩，使得转子开始旋转。
2. 永磁同步电机的特点：永磁同步电机具有高效、高功率密度、高精度、低噪音等特点。
由于永磁体的存在，使得永磁同步电机不需要外部励磁，因此具有较好的稳态性能和动态性能。
3. 永磁同步电机的控制方法：永磁同步电机可以通过改变定子上的三相交流电压来控制其速度和力矩。
常用的控制方法包括：直接转换法、间接转换法、空间向量PWM 控制法等。
四、实训过程：1. 实验前准备：(1) 连接变频器：将变频器与永磁同步电机连接，并按要求进行参数设置。
(2) 接线：根据实验要求进行接线，并将测试仪器连接到相应的接口。
(3) 实验器材检查：对实验所用的器材进行检查，确保其正常工作。
2. 实验一：永磁同步电机启动控制实验(1) 按照实验要求，设置变频器参数。
(2) 将永磁同步电机启动，观察其启动过程，并记录相关数据。
(3) 改变变频器输出频率，观察永磁同步电机的转速变化情况。
3. 实验二：永磁同步电机转速控制实验(1) 按照实验要求，设置变频器参数。
永磁同步电机 同步电机 交流变频电机 笔记
总结：两种永磁同步电动机的比较(1) 无刷直流电动机（简称BDCM，又称梯形波永磁同步电动机/方波电动机）：其出发点是用装有永磁体的转子取代有刷直流电动机的定子磁极，将原直流电动机的转子电枢变为定子。
有刷直流电动机是依靠机械换向器将直流电流转换为近似梯形波的交流，而BDCM是将方波电流（实际上也是梯形波）直接输入定子，其好处就是省去了机械换向器和电刷，也称为电子换向。
为产生恒定电磁转矩，要求系统向BDCM输入三相对称方波电流，同时要求BDCM的每相感应电动势为梯形波，因此也称BDCM为方波电动机；（调速性能好、堵转转矩大）(2) 永磁同步电动机（简称PMSM,又称正弦波电动机）：其出发点是用永磁体取代电励磁式同步电动机转子上的励磁绕组，以省去励磁线圈、滑环和电刷。
PMSM的定子与电励磁式同步电动机基本相同，要求输入定子的电流仍然是三相正弦的。
为产生恒定电磁转矩，要求系统向PMSM输入三相对称正弦电流，同时要求PMSM的每相感应电动势为正弦波，因此也称PMSM为正弦波电动机。
总结一：1.交流变频电机——双边励磁的电机，转子交流励磁，可自行起步，存在转差率S；2.同步电机——双边励磁的电机，转子直流励磁，不可自行起步3.无换向器同步电机——由同步电动机、位置检测器和电力电子装置组成的电子运行电机系统，其调速性能类似于直流电动机。
由于其定子绕组电流的频率受转速自动控制、可消除振荡，所以亦称为自控式同步电动机4.永磁同步电机——转子采用永磁体，添加位置传感器，采用逆变电路控制。
总结二：调速电动机：调速电动机最常用的有交流变频电动机、磁阻电动机、有刷直流电动机和无刷直流电动机同步电机的结构同步电动机也是由静止的定子和转动的转子两个基本部分组成的。
1．定子由于同步电机的定子结构部件和异步电动机一样，起着接收、输出电能和产生旋转磁场的作用，它们的结构形式并无多大区别，所以同步电动机的定子也是由导磁的定子铁心和导电的三相交流绕组，以及固定铁心用的机座和端盖等部件组成。
永磁同步电机学习笔记
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。
永磁同步电机的原理及结构
永磁同步电机的原理及结构永磁同步电机的原理基于电磁感应和电磁力的相互作用。
当定子上通以三相对称交流电流时，会在定子绕组中形成旋转磁场。
同时，永磁体在转子中产生一个恒定的磁场。
当转子与定子磁场同步旋转时，由于两者之间的相对运动，会在转子绕组中感应出电动势。
根据电磁感应定律，感应电动势的大小与转子绕组中的磁场变化率成正比。
同时，转子绕组中的电流会产生一个电磁力，将转子带动旋转。
当转子与定子磁场同步旋转时，电磁力与负载力平衡，转子可以稳定运行。
1.永磁体：永磁同步电机的永磁体通常是采用稀土永磁材料，如钕铁硼（NdFeB）或钴硼（SmCo）。
永磁体产生的磁场具有高磁能积和高矫顽力，能够提供强大的磁场用于励磁。
2.定子：定子是永磁同步电机的固定部分，通常由三个对称的绕组组成。
定子绕组中通以三相对称的交流电流，形成一个旋转磁场。
定子绕组通常采用导线绕制或者铜箔绕制，这些绕组安装在定子铁心上。
3.转子：转子是永磁同步电机的旋转部分，主要由磁极和绕组组成。
转子上的磁极通常采用永磁材料制作，其磁化方向与永磁体的磁场方向相一致。
转子绕组槽内通以直流电流，产生一个磁场。
转子绕组一般由导线绕制，在绕制过程中需要采取特殊的绝缘措施。
1.高效率：永磁同步电机具有高效率，能够将输入的电能转化为机械能的效率更高。
由于永磁体提供了稳定的磁场，减少了磁场损耗，提高了电机的效率。
2.高起动力矩：由于永磁同步电机的转子上具有永磁体，使得电机具有较高的起动力矩。
在启动过程中，永磁体提供的磁场可以立即产生电磁力，使得电机能够迅速起动。
3.短时间过载能力强：永磁同步电机由于永磁体产生的磁场较强，使得电机具有较好的短时间过载能力。
在短时间内，电机能够承受较大的负载。
4.体积小、重量轻：相同功率下，永磁同步电机相比传统的感应电机具有体积小、重量轻的优势。
这使得永磁同步电机在一些对体积和重量要求较高的应用场合具有较大的优势。
总结：永磁同步电机采用永磁体作为励磁源，并利用电磁感应和电磁力相互作用的原理进行工作。
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。
永磁同步电机矢量知识讲解共27页
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
永磁同步电机矢量知识讲解
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
39、勿问成功的秘诀为何，且尽则殆。——孔子
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。
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永磁同步电机学习笔记
1.功率因数角：外施相电压与定子相电流的夹角。
2.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。
3.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）
4.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。
5.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。
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。