第一篇：永磁同步電機的工作原理

永磁同步電機的工作原理

永磁同步電機的工作原理與同步電機的工作原理是相同的。永磁同步電機在現(xiàn)在應(yīng)用及其廣泛。和感應(yīng)電機一樣是一種常用的交流電機。特點是：穩(wěn)態(tài)運行時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和電網(wǎng)頻率之間又不變得關(guān)系n=ns=60f/p，ns成為同步轉(zhuǎn)速。若電網(wǎng)的頻率不變，則穩(wěn)態(tài)時同步電機的轉(zhuǎn)速恒為常數(shù)而與負(fù)載的大小無關(guān)。

作為發(fā)電機運行是同步電機最主要的運行方式，作為電動機運行是同步電機的另一種重要的運行方式。同步電動機的功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)，在不要求調(diào)速的場合，應(yīng)用大型同步電動機可以提高運行效率。近年來，小型同步電動機在變頻 異步電動機又稱感應(yīng)電動機,是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,從而實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換為機械能量的一種交流電機。異步電動機按照轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為兩種形式:有鼠籠式〔鼠籠式異步電機〕繞線式異步電動機。永磁同步電機的工作原理如下：

永磁同步電機主磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。

永磁同步電機的載流導(dǎo)體：三相對稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢或者感應(yīng)電流的載體。

永磁同步電機的切割運動：原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機輸入機械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵磁磁場）。

永磁同步電機交變電勢的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運動，電樞繞組中將會感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三 相對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。

永磁同步電機的交變性與對稱性：由于旋轉(zhuǎn)磁場極性相間，使得感應(yīng)電勢的極性交變；由于電樞繞組的對稱性，保證了感應(yīng)電勢的三相對稱性。

下一篇：限壓式變量葉片泵的特性曲線

第二篇：同步電機的工作原理

同步電機的工作原理

同步電機和感應(yīng)電機一樣是一種常用的交流電機。特點是：穩(wěn)態(tài)運行時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和電網(wǎng)頻率之間又不變得關(guān)系n=ns=60f/p，ns成為同步轉(zhuǎn)速。若電網(wǎng)的頻率不變，則穩(wěn)態(tài)時同步電機的轉(zhuǎn)速恒為常數(shù)而與負(fù)載的大小無關(guān)。

同步電機分為同步發(fā)電機和同步電動機。現(xiàn)代發(fā)電廠中的交流機以同步電機為主。工作原理

◆主磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。

◆ 載流導(dǎo)體：三相對稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢或者感應(yīng)電流的載體?！?切割運動：原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機輸入機械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵磁磁場）。◆ 交變電勢的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運動，電樞繞組中將會感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三 相對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。

◆ 交變性與對稱性：由于旋轉(zhuǎn)磁場極性相間，使得感應(yīng)電勢的極性交變；由于電樞繞組的對稱性，保證了感應(yīng)電勢的三相對稱性。

第三篇：永磁吸盤的工作原理

一、永磁吸盤介紹：

永磁吸盤又名磁力吸盤或永磁起重器，是機械廠，模具廠，鍛造廠，煉鋼廠，造船廠等等使用鋼材場所的必備搬運工具，可以大大提高塊狀，圓柱狀，板材，不規(guī)則導(dǎo)磁性鋼鐵材料的搬運效率。永磁吸盤是以高性能的稀土材料釹鐵硼（N>40）為內(nèi)核，通過手扳動吸盤手柄轉(zhuǎn)動，從而改變吸盤內(nèi)部釹鐵硼的磁力系統(tǒng)，達(dá)到對需要搬運的工件的吸持或釋放。

二、永磁吸盤的原理：

永磁吸盤是利用磁通的連續(xù)性原理及磁場的疊加原理設(shè)計的，永磁吸盤的磁路設(shè)計成多個磁系，通過磁系的相對運動，實現(xiàn)工作磁極面上磁場強度的相加或相消，從而達(dá)到吸持和卸載的目的。

圖1 永磁吸盤工作原理圖

其工作原理如圖1所示，當(dāng)永磁吸盤磁極處于圖（a）狀態(tài)時，磁力線從磁體的N極出來，通過磁軛，經(jīng)過鐵磁性工件，再回到磁軛進(jìn)入磁體的S極。這樣，就能把工件牢牢地吸在永磁吸盤的工作極面上。當(dāng)磁極處于圖（b）狀態(tài)時，磁力線不到永磁吸盤的工作極面，就在永磁吸盤內(nèi)部組成磁路的閉合回路，幾乎沒有磁力線從永磁吸盤的工作極面上出來，所以對工件不會產(chǎn)生吸力，就能順利實現(xiàn)卸載。

三、永磁吸盤的設(shè)計： 1.永磁吸盤磁系及磁軛

設(shè)計永磁吸盤時，首先應(yīng)精心設(shè)計磁路，良好的磁路結(jié)構(gòu)可以盡量讓更多的磁通量聚集在工作表面中去，滿足起重重量的要求，而且可以盡量少用釹鐵硼材料。同時，設(shè)計磁路時還應(yīng)仔細(xì)考慮操作者較易實現(xiàn)工作卸載。解決永磁吸盤吸力很大，扳動手柄困難等技術(shù)難點。永磁吸盤的磁路設(shè)計有2個磁系，磁系分為活動的和固定的兩部分。改變活動磁系狀態(tài)，使工作極面分別處于磁場疊加或產(chǎn)生反向磁場，磁場被抵消的狀態(tài)。同時，在永磁回路中，為減少磁阻，增大工作極面關(guān)鍵部位的磁通密度，采用了一些軟磁材料作為磁軛。2.永磁吸盤的工作點選擇 由于起吊的工件各式各樣，因此，永磁吸盤工作極面與工件表面的氣隙距離是變化的，其磁路是動態(tài)磁路。如圖2所示：

圖2 釹鐵硼永磁體的回復(fù)曲線及工作點示意圖

永磁體的工作狀態(tài)變化是在回復(fù)曲線（AD）上變化。當(dāng)永磁吸盤處于開路狀態(tài)時，永磁體的工作點以退磁曲線上A點表示；當(dāng)永磁吸盤的工作極面與工件完全無縫隙接合時，其工作點為D點，此時，永磁體的磁通全部通過工件。在永磁吸盤靠近工件表面過程中，永磁體的工作狀態(tài)從A點沿箭頭到D點；反過來，永磁吸盤遠(yuǎn)離工件，永磁體的工作狀態(tài)從D點沿箭頭到A點。由于這2條曲線很接近，可近似地以直線AD來代替。OA為永磁體的工作負(fù)載線。有用回復(fù)能（Erec）是永磁體工作點中的有用磁通密度B和退磁場強度H的乘積（Erec=B×H）。即圖2中剖面線區(qū)域EFGC的面積。E點位永磁體的工作點，設(shè)計時應(yīng)使E點接近回復(fù)曲線AD的中點，以使A為起始點的有用回復(fù)能最大。

四、永磁吸盤的特點：

1）永磁吸盤 采用高性能永磁材料釹鐵硼（Nd-Fe-B）為產(chǎn)品內(nèi)核，使產(chǎn)品體積更小，起重吊裝力更強，且磁力恒久不衰。

2）永磁吸盤 具備最高大額定起重力3.5倍的安全系數(shù)。3）永磁吸盤 底面“V”型槽設(shè)計，可起吊相對應(yīng)的圓鋼、鋼板。4）永磁吸盤 不用電即可使用，省去供電麻煩。5）永磁吸盤 優(yōu)化的磁路設(shè)計，使剩磁幾乎為零。6）永磁吸盤 專業(yè)設(shè)計的外觀造型使產(chǎn)品更加美觀。

五、永磁吸盤使用方法：

1.將工件擺放到吸盤工作臺面上,然后將扳手插入軸孔內(nèi)沿順時針方向轉(zhuǎn)動180到”O(jiān)N”,即可吸住工件進(jìn)行加工。

2.工件加工完畢,再將扳手插入軸孔內(nèi)沿逆時針轉(zhuǎn)動180到”O(jiān)FF”,即可取下工件。

六、永磁吸盤維護(hù)和保養(yǎng)：

1.吸盤使用前應(yīng)擦干凈表面以免劃傷影響精度。

2.使用環(huán)境溫度在-40℃—50℃,嚴(yán)禁敲擊,以防磁力降低。3用完后工作面涂防銹油,以防銹蝕。

第四篇：永磁同步電機矢量控制仿真實驗總結(jié)

永磁同步電機矢量控制實驗總結(jié)

矢量控制是交流電機的一種高性能控制技術(shù)，最早由德國學(xué)者Blaschke 提出。其基本思想是根據(jù)坐標(biāo)變換理論將交流電機兩個在時間相位上正交的交流分量轉(zhuǎn)換為空間上正交的兩個直流分量，從而把交流電機定子電流分解成勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量兩個獨立的直流控制量，分別實現(xiàn)對電機磁通和轉(zhuǎn)矩的控制，然后再通過坐標(biāo)變換將兩個獨立的直流控制量還原為交流時變量來控制交流電機，大大提高了調(diào)速的動態(tài)性能。隨著新型電機控制理論和稀土永磁材料的快速發(fā)展，永磁同步電機（PMSM）成為近年來發(fā)展較快的一種電機。它具有氣隙磁密度高、轉(zhuǎn)矩脈動小、轉(zhuǎn)矩/ 慣量比大的優(yōu)點，與傳統(tǒng)的異步電機相比，節(jié)能效果明顯、效率高、結(jié)構(gòu)輕型化、維護(hù)容易、運行穩(wěn)定、可靠性高、輸出轉(zhuǎn)矩大，得到了越來越廣泛的應(yīng)用和重視，是目前交流伺服系統(tǒng)中的主流電機。永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型

永磁同步電機模塊可工作于電動機方式或發(fā)電機方式，運行方式由電機電磁轉(zhuǎn)矩符號決定（為正則是電動機狀態(tài)，為負(fù)則是發(fā)電機狀態(tài)）。對永磁同步電機模型作如下假設(shè)：不考慮鐵心飽和，忽略端部效應(yīng)；渦流損耗、磁滯損耗忽略不計；定子三相電流產(chǎn)生的空間磁勢及永磁轉(zhuǎn)子的磁通分布呈正弦波形狀，忽略磁場的高次諧波；不考慮轉(zhuǎn)子磁場的突極效應(yīng)；永磁材料的電導(dǎo)率為零，永磁體的磁場恒定不變。運用坐標(biāo)變換理論，可以得到在同步旋轉(zhuǎn)的兩相坐標(biāo)系下（d-q）的永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型。

電壓方程為：

ud?Rid?P?d???q

uq?Riq?P?q???d

定子磁鏈方程為：

?d?Ldid??f

?q?Lqiq

電磁轉(zhuǎn)矩方程為：

Te?np(iq?d?id?q)

式中：ud、uq、id、iq、?d、?q分別為d-q 軸上的定子電壓、電流和磁鏈分量；R 為電機定子繞組電阻；Ld和Lq分別為永磁同步電機d-q 軸上的電感；?f為永磁體在定子上產(chǎn)生的耦合磁鏈；ω 為d-q 坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角頻率；Te為電機電磁轉(zhuǎn)矩；np為磁極對數(shù)；p 為微分算子?？臻g電壓矢量PWM 控制方法

空間矢量PWM（SVPWM）是近年來的一個研究熱點。采用SVPWM 設(shè)計逆變器，可以大大減少開關(guān)動作次數(shù)，并且有利于數(shù)字化實現(xiàn)?？臻g矢量（SVPWM）法也稱為磁鏈追蹤型PWM 法或磁通正弦PWM 法，磁鏈追蹤型PWM 法從電動機的角度出發(fā)的，著眼于如何使電動機獲得幅值恒定的圓形旋轉(zhuǎn)磁場?？臻g矢量法是一種無反饋型工作模式，它是以三相對稱正弦波電壓供電時交流電動機的理想磁鏈圓為基準(zhǔn)，用逆變器不同的工作模式所產(chǎn)生的實際磁鏈?zhǔn)噶縼碜粉櫥鶞?zhǔn)磁鏈圓，由追蹤的結(jié)果決定變頻器的開關(guān)模式，形成PWM波。空間矢量法是目前國際上比較先進(jìn)的變頻調(diào)速控制模式，由于其供給電動機的是理想磁鏈圓，因此，電壓諧波分量少，轉(zhuǎn)矩脈動小，電動機工作比其他方式更平穩(wěn)，噪音更低，同時也提高了電動機的工作效率及電源電壓的利用效率。

三相逆變器的6只開關(guān)管可形成8 種基本的電壓空間矢量，它包括6 個有效電壓空間????矢量V1~V6和2個零電壓空間矢量V0、V7。PMSM 矢量變換控制方法

由其數(shù)學(xué)模型可知，永磁同步電機是一個非線性的控制對象，且d 軸電流分量id和q 軸電流分量iq之間存在耦合，為使永磁同步電機具有和直流電機一樣的控制性能，通常采用id=0 的線性化解耦控制，即始終控制定子電流矢量位于q 軸上，和轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶空弧?/p>

Te?np?fiq

式中：?f為一個恒定的值，只要保證定子電流與d軸垂直，就可以通過q軸電流分量iq快速控制電磁轉(zhuǎn)矩，達(dá)到與直流電機同樣的控制性能。

矢量控制的基本思想是將交流電機模擬成直流電機的控制規(guī)律進(jìn)行控制。首先，通過電機軸上安裝的編碼器檢測出轉(zhuǎn)子的位置，并將其轉(zhuǎn)換成電角度和轉(zhuǎn)速，給定轉(zhuǎn)速和反饋轉(zhuǎn)速的偏差經(jīng)過速度PI調(diào)節(jié)器計算得到定子電流參考輸入iq*。定子相電流ia和ib通過相電流檢測電路被提取出來，然后用Clarke變換將它們轉(zhuǎn)換到定子兩相坐標(biāo)系中，使用Park 變換再將它們轉(zhuǎn)換到d、q 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中。坐標(biāo)系中的電流信號再與它們的參考輸入id*和iq*相比較，其中id*=0，通過電流PI 控制器獲得理想的控制量?？刂菩盘栐偻ㄟ^Park 逆變換，經(jīng)過SVPWM產(chǎn)生6路PWM 信號并經(jīng)逆變器控制電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。PMSM 矢量控制系統(tǒng)仿真

MATLAB下的Simulink和SimpowerSystems包括各種功能模塊，容易實現(xiàn)永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的仿真建模，直觀而且無需編程，使系統(tǒng)設(shè)計從方案論證到硬件設(shè)計更為便捷，大大縮短了系統(tǒng)設(shè)計的時間。在Matlab7.0的Simulink環(huán)境下，搭建了采用iq=0的矢量控制雙閉環(huán)系統(tǒng)仿真模型。PMSM系統(tǒng)建模仿真的整體結(jié)構(gòu)包括PMSM本體和三相電壓型逆變器模塊（Simulink的SimpowerSystems庫中已提供）、坐標(biāo)變換模塊以及SVPWM生成模塊，按照轉(zhuǎn)子磁場定向原理搭建的PMSM 控制系統(tǒng)模型如圖1所示。

圖1 PMSM控制系統(tǒng)仿真模型

其中SVPWM 的算法分析及仿真系統(tǒng)如下。

扇區(qū)號Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ重新定義為Ⅲ、Ⅰ、Ⅴ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅱ后，根據(jù)下式計算扇區(qū)號N。

N?sign(V?)?2sign(V?sin60?)?V?sin30??4sign(?V?sin60??V?sin30?)

為了便于SVPWM 算法的實現(xiàn)，定義如下變量：

X?3V?T/VDC

Y?(33V??V?)T/VDC 2233V??V?)T/VDC 22Z?(對于不同的扇區(qū)T1、T2，按表1 取值。

在仿真程序中，T1、T2 賦值后還要對其進(jìn)行飽和判斷，為了防止T1+T2>T 而發(fā)生飽和，設(shè)定若飽和發(fā)生則：

t1?t2?t1TPWM

t1?t2t2TPWM

t1?t2在一般的情況下，T1+T2

Ta?(T?T1?T2)/4

Tb?Ta?T1/2 Tc?Tb?T1/2

則在不同的扇區(qū)內(nèi)根據(jù)表2 對微控制器或數(shù)字信號處理器的比較寄存器Tcm1、Tcm2、Tcm3進(jìn)行賦值，就可得到所需的電壓空間矢量脈寬調(diào)制波形。

將上述模塊連接生成SVPWM 整體模型，如圖2 所示。

圖2 SVPWM整體仿真模型 仿真結(jié)果及分析

仿真算法使用Matlab7.0 中Simulink 環(huán)境下的Variable-step，最大步長設(shè)為1e-6。給定PWM 周期TPWM = 0.1ms，逆變器直流母線電壓400 V，PMSM 電機參數(shù)設(shè)置為：電機功率P = 1.2 kW，定子相繞組電阻R=2.875Ω，定子d、q 相繞組電感Ld=Lq=8.5 mH，轉(zhuǎn)動慣量J=0.008 kg·m2，極對數(shù)p=4。在t=0時刻，給電機加負(fù)載轉(zhuǎn)矩T=0起動，給定轉(zhuǎn)速為600 rad/s；在t=0.05時刻，給定轉(zhuǎn)速變?yōu)?000rad/s;在t=0.1時刻，負(fù)載轉(zhuǎn)矩T=2N·m，仿真時間為0.2s。圖3-給出了仿真實驗波形。

圖3 三相電流波形

圖4 轉(zhuǎn)速波形

圖5 轉(zhuǎn)矩波形

6.結(jié)論

本實驗介紹了永磁同步電機（PMSM）矢量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）的基本原理及實現(xiàn)方法，并在MATLAB 環(huán)境下應(yīng)用Simulink 及SimPower Systems 工具箱建立了系統(tǒng)的速度和電流雙閉環(huán)模型，進(jìn)行了實驗仿真，仿真結(jié)果表明：永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)具有較好的動態(tài)響應(yīng)特性和速度控制特性，有效的驗證了id=0 控制算法，為永磁同步電機控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計和調(diào)試提供了理論基礎(chǔ)。

第五篇：2013年高效高壓永磁同步電機節(jié)能技術(shù)鑒定會

2013年高效高壓永磁同步電機節(jié)能技術(shù)鑒定會

9月17日，工業(yè)和信息化部在太原組織召開了高效高壓永磁同步電動機節(jié)能技術(shù)鑒定會，邀請國家稀土永磁電機工程技術(shù)研究所中心主任唐任遠(yuǎn)院士、上海電科所金惟偉所長、天津大學(xué)王曉遠(yuǎn)院長等多位國內(nèi)電機領(lǐng)域知名專家組成鑒定委員會，工信部科技司副司長韓俊、節(jié)能司副司長高東升、省經(jīng)信委總工程師楊永輝、節(jié)能處處長張占祥、省發(fā)展改革委、省科技廳、省國防科工辦等參加了會議。（萊普樂注塑機節(jié)能改造網(wǎng)）

山西北方機械制造有限責(zé)任公司隸屬于中國兵器一機集團(tuán)，高效高壓永磁同步電動機是該公司響應(yīng)國家節(jié)能減排號召，推進(jìn)軍工技術(shù)民用化，于2008年開始著力研制開發(fā)的工業(yè)節(jié)能產(chǎn)品，在磁場分析匹配、降低損耗、優(yōu)化熱平衡和動平衡等方面取得了重大突破，并于2012年7月通過山西省科技廳組織的成果鑒定，具有效率高、節(jié)電率高、安全本質(zhì)度高及溫度低、噪音低、維護(hù)成本低等特點。目前已完成33種機型的設(shè)計，獲得各項專利授權(quán)8項。樣機先后在首鋼、大唐國電張家口電廠等十多家單位試用，反映良好。

為推動高效電機開發(fā)和推廣應(yīng)用，全面提高電機能效水平，工信部在今年開始組織實施了《電機能效提升計劃（2013-2015年）》，節(jié)能司高東升副司長作了總結(jié)講話，提出三點要求：一是兵器工業(yè)集團(tuán)公司和山西北方機械公司要認(rèn)真按照專家組提出的意見完善技術(shù)、優(yōu)化方案，同時迅速地對潛在的、現(xiàn)實的用戶及行業(yè)提出方案，加大推薦力度，把技術(shù)轉(zhuǎn)化為用戶單位改造提升的現(xiàn)實需求。工信部和山西省經(jīng)信委將把推廣這項技術(shù)作為實施電機能效提升計劃的一項重要措施。二是山西北方機械公司在加強技術(shù)開發(fā)的同時，要把市場推廣作為當(dāng)前及今后一段時期最重要的任務(wù)，創(chuàng)新商業(yè)模式，在最短的時間內(nèi)把用戶的需求變?yōu)楝F(xiàn)實的市場拉動力。第三，電機用戶單位應(yīng)做國內(nèi)節(jié)能技術(shù)的促進(jìn)派，支持國內(nèi)企業(yè)自主創(chuàng)新。節(jié)能投資是有效益的，電機用戶在滿足技術(shù)要求的條件下，要多算經(jīng)濟(jì)帳，可采用與租賃公司、合同能源管理公司、銀行合作及買方信貸等多種模式，共同促進(jìn)我國電機能效水平的提升。