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。永磁同步電機在現在應用及其廣泛。和感應電機一樣是一種常用的交流電機。特點是：穩態運行時，轉子的轉速和電網頻率之間又不變得關系n=ns=60f/p，ns成為同步轉速。若電網的頻率不變，則穩態時同步電機的轉速恒為常數而與負載的大小無關。

作為發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可以調節，在不要求調速的場合，應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電動機,是由氣隙旋轉磁場與轉子繞組感應電流相互作用產生電磁轉矩,從而實現機電能量轉換為機械能量的一種交流電機。異步電動機按照轉子結構分為兩種形式: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體：三相對稱的電樞繞組充當功率繞組，成為感應電勢或者感應電流的載體。

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

永磁同步電機交變電勢的產生：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：由于旋轉磁場極性相間，使得感應電勢的極性交變；由于電樞繞組的對稱性，保證了感應電勢的三相對稱性。

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

同步電機和感應電機一樣是一種常用的交流電機。特點是：穩態運行時，轉子的轉速和電網頻率之間又不變得關系n=ns=60f/p，ns成為同步轉速。若電網的頻率不變，則穩態時同步電機的轉速恒為常數而與負載的大小無關。

同步電機分為同步發電機和同步電動機。現代發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。

◆ 載流導體：三相對稱的電樞繞組充當功率繞組，成為感應電勢或者感應電流的載體?！?切割運動：原動機拖動轉子旋轉（給電機輸入機械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉并順次切割定子各相繞組（相當于繞組的導體反向切割勵磁磁場）?！?交變電勢的產生：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：由于旋轉磁場極性相間，使得感應電勢的極性交變；由于電樞繞組的對稱性，保證了感應電勢的三相對稱性。

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，不規則導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）為內核，通過手扳動吸盤手柄轉動，從而改變吸盤內部釹鐵硼的磁力系統，達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性原理及磁場的疊加原理設計的，永磁吸盤的磁路設計成多個磁系，通過磁系的相對運動，實現工作磁極面上磁場強度的相加或相消，從而達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，當永磁吸盤磁極處于圖（a）狀態時，磁力線從磁體的N極出來，通過磁軛，經過鐵磁性工件，再回到磁軛進入磁體的S極。這樣，就能把工件牢牢地吸在永磁吸盤的工作極面上。當磁極處于圖（b）狀態時，磁力線不到永磁吸盤的工作極面，就在永磁吸盤內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，所以對工件不會產生吸力，就能順利實現卸載。

三、永磁吸盤的設計： 1.永磁吸盤磁系及磁軛

設計永磁吸盤時，首先應精心設計磁路，良好的磁路結構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，設計磁路時還應仔細考慮操作者較易實現工作卸載。解決永磁吸盤吸力很大，扳動手柄困難等技術難點。永磁吸盤的磁路設計有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，使工作極面分別處于磁場疊加或產生反向磁場，磁場被抵消的狀態。同時，在永磁回路中，為減少磁阻，增大工作極面關鍵部位的磁通密度，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，其磁路是動態磁路。如圖2所示：

圖2 釹鐵硼永磁體的回復曲線及工作點示意圖

永磁體的工作狀態變化是在回復曲線（AD）上變化。當永磁吸盤處于開路狀態時，永磁體的工作點以退磁曲線上A點表示；當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，永磁體的工作狀態從A點沿箭頭到D點；反過來，永磁吸盤遠離工件，永磁體的工作狀態從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為永磁體的工作負載線。有用回復能（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中剖面線區域EFGC的面積。E點位永磁體的工作點，設計時應使E點接近回復曲線AD的中點，以使A為起始點的有用回復能最大。

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）為產品內核，使產品體積更小，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。3）永磁吸盤 底面“V”型槽設計，可起吊相對應的圓鋼、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 優化的磁路設計，使剩磁幾乎為零。6）永磁吸盤 專業設計的外觀造型使產品更加美觀。

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沿順時針方向轉動180到”ON”,即可吸住工件進行加工。

2.工件加工完畢,再將扳手插入軸孔內沿逆時針轉動180到”OFF”,即可取下工件。

六、永磁吸盤維護和保養：

1.吸盤使用前應擦干凈表面以免劃傷影響精度。

2.使用環境溫度在-40℃—50℃,嚴禁敲擊,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

永磁同步電機矢量控制實驗總結

矢量控制是交流電機的一種高性能控制技術，最早由德國學者Blaschke 提出。其基本思想是根據坐標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矩分量兩個獨立的直流控制量，分別實現對電機磁通和轉矩的控制，然后再通過坐標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，大大提高了調速的動態性能。隨著新型電機控制理論和稀土永磁材料的快速發展，永磁同步電機（PMSM）成為近年來發展較快的一種電機。它具有氣隙磁密度高、轉矩脈動小、轉矩/ 慣量比大的優點，與傳統的異步電機相比，節能效果明顯、效率高、結構輕型化、維護容易、運行穩定、可靠性高、輸出轉矩大，得到了越來越廣泛的應用和重視，是目前交流伺服系統中的主流電機。永磁同步電機的數學模型

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

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生的耦合磁鏈；ω 為d-q 坐標系的旋轉角頻率；Te為電機電磁轉矩；np為磁極對數；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 設計逆變器，可以大大減少開關動作次數，并且有利于數字化實現?？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的，著眼于如何使電動機獲得幅值恒定的圓形旋轉磁場?？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，用逆變器不同的工作模式所產生的實際磁鏈矢量來追蹤基準磁鏈圓，由追蹤的結果決定變頻器的開關模式，形成PWM波?？臻g矢量法是目前國際上比較先進的變頻調速控制模式，由于其供給電動機的是理想磁鏈圓，因此，電壓諧波分量少，轉矩脈動小，電動機工作比其他方式更平穩，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

由其數學模型可知，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，和轉子磁鏈矢量正交。

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快速控制電磁轉矩，達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律進行控制。首先，通過電機軸上安裝的編碼器檢測出轉子的位置，并將其轉換成電角度和轉速，給定轉速和反饋轉速的偏差經過速度PI調節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變換將它們轉換到定子兩相坐標系中，使用Park 變換再將它們轉換到d、q 旋轉坐標系中。坐標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，經過SVPWM產生6路PWM 信號并經逆變器控制電機轉速和轉矩。PMSM 矢量控制系統仿真

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

圖1 PMSM控制系統仿真模型

其中SVPWM 的算法分析及仿真系統如下。

扇區號Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ重新定義為Ⅲ、Ⅰ、Ⅴ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅱ后，根據下式計算扇區號N。

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

為了便于SVPWM 算法的實現，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T1、T2，按表1 取值。

在仿真程序中，T1、T2 賦值后還要對其進行飽和判斷，為了防止T1+T2>T 而發生飽和，設定若飽和發生則：

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

則在不同的扇區內根據表2 對微控制器或數字信號處理器的比較寄存器Tcm1、Tcm2、Tcm3進行賦值，就可得到所需的電壓空間矢量脈寬調制波形。

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 仿真結果及分析

仿真算法使用Matlab7.0 中Simulink 環境下的Variable-step，最大步長設為1e-6。給定PWM 周期TPWM = 0.1ms，逆變器直流母線電壓400 V，PMSM 電機參數設置為：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，轉動慣量J=0.008 kg·m2，極對數p=4。在t=0時刻，給電機加負載轉矩T=0起動，給定轉速為600 rad/s；在t=0.05時刻，給定轉速變為1000rad/s;在t=0.1時刻，負載轉矩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 轉速波形

圖5 轉矩波形

6.結論

本實驗介紹了永磁同步電機（PMSM）矢量控制系統的結構、空間矢量脈寬調制（SVPWM）的基本原理及實現方法，并在MATLAB 環境下應用Simulink 及SimPower Systems 工具箱建立了系統的速度和電流雙閉環模型，進行了實驗仿真，仿真結果表明：永磁同步電機矢量控制系統具有較好的動態響應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的分析、設計和調試提供了理論基礎。

第五篇：2013年高效高壓永磁同步電機節能技術鑒定會

2013年高效高壓永磁同步電機節能技術鑒定會

9月17日，工業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能技術鑒定會，邀請國家稀土永磁電機工程技術研究所中心主任唐任遠院士、上海電科所金惟偉所長、天津大學王曉遠院長等多位國內電機領域知名專家組成鑒定委員會，工信部科技司副司長韓俊、節能司副司長高東升、省經信委總工程師楊永輝、節能處處長張占祥、省發展改革委、省科技廳、省國防科工辦等參加了會議。（萊普樂注塑機節能改造網）

山西北方機械制造有限責任公司隸屬于中國兵器一機集團，高效高壓永磁同步電動機是該公司響應國家節能減排號召，推進軍工技術民用化，于2008年開始著力研制開發的工業節能產品，在磁場分析匹配、降低損耗、優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、節電率高、安全本質度高及溫度低、噪音低、維護成本低等特點。目前已完成33種機型的設計，獲得各項專利授權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和推廣應用，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）》，節能司高東升副司長作了總結講話，提出三點要求：一是兵器工業集團公司和山西北方機械公司要認真按照專家組提出的意見完善技術、優化方案，同時迅速地對潛在的、現實的用戶及行業提出方案，加大推薦力度，把技術轉化為用戶單位改造提升的現實需求。工信部和山西省經信委將把推廣這項技術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開發的同時，要把市場推廣作為當前及今后一段時期最重要的任務，創新商業模式，在最短的時間內把用戶的需求變為現實的市場拉動力。第三，電機用戶單位應做國內節能技術的促進派，支持國內企業自主創新。節能投資是有效益的，電機用戶在滿足技術要求的條件下，要多算經濟帳，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，共同促進我國電機能效水平的提升。