永磁同步电机及其节能原理介绍

一、永磁同步电机介绍

永磁同步电动机的组成部分：定子、永久磁钢转子、位置传感器、电子换向开关等。

永磁同步电动机具有结构简单，体积小、重量轻、损耗小、效率高、功率因数高等优点，主要用于要求响应快速、调速范围宽、定位准确的高性能伺服传动系统和直流电机的更新替代电机。

按照永磁体结构分类：表面永磁同步电动机（SPMSM）、内置式永磁同步电动机（IPMSM）

按照定子绕组感应电势波形分类：正弦波永磁同步电动机、无刷永磁直流电动机

通常所说的永磁同步电动机是正弦波永磁同步电动机，同一般同步电动机一样，正弦波PMSM的定子绕组通常采用三相对称的正弦分布绕组，或转子采用特殊形状的永磁体以确保气隙磁密沿空间呈正弦分布。这样，当电动机恒速运行时，定子三相绕组所感应的电势则为正弦波，正弦波永磁同步电动机由此而得名。正弦波PMSM是一种典型的机电一体化电机。它不仅包括电机本身，而且还涉及位置传感器、电力电子变流器以及驱动电路等。

二、永磁同步电机节能原理

异步电机（感应电机）的工作原理是通过定子的旋转磁场在转子中产生感应电流，产生电磁转矩，转子中并不直接产生磁场。因此,转子的转速一定是小于同步速的(没有这个差值，即转差率，就没有转子感应电流)，也因此叫做异步电机。

永磁同步电机转子本身产生固定方向的磁场(用永磁铁或直流电流产生)，定子旋转磁场“拖着”转子磁场(转子)转动，因此转子的转速一定等于同步速，也因此叫做同步电机。永磁同步电机的转速n始终为n=60f/p不变，式中f为设定频率，p为电机极对数。

        由于不需要从电网吸收无功电流，转子上既无铜耗又无铁耗，所以同步电机在很宽的负载范围内能保持接近于1的功率因数，机器效率比同容量的异步电动机提高8%左右，力能指标（ηXcosΦ ）提高18%左右。

       永磁同步电机比同功率的异步电动机效率高，同时高效区宽，智能工业电机的转速范围在25%-100%额定转速时，效率达到95%-97%，而异步电动机的转速范围在70%-100%额定转速时，效率只有88%，当转速低于70%额定转速时，效率会急剧下降。

永磁同步电机和异步电机在不同转速情况下的转矩比较：

       异步电机起动时，电流是额定电流的6-7倍，对电动机寿命不利，为了达到需要的扭矩，甚至还有加大电机型号，而电机运行时处于低负荷工作，效率降低。而永磁同步电机启动时，电流是逐渐增加的，不会超过额定电流，扭矩也能达到额定扭矩，没有电流冲击，延长了使用寿命，电机处于合理的负荷工作。