详解永磁同步电机原理及优势什么是永磁同步电机

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。

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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。
d、系统效率高：永磁电机参数，特别是功率参数，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），这样可以把传统需要通过减速箱来驱动负载的电机，直接做成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。
2、功率因数高
永磁同步电机在设计时，其功率因数可以调节，甚至可以设计成功率因数等于1 ，且与电机极数无关。而异步电机随着极数的增加，由于异步电机本身的励磁特点，必然导致功率因数越来越低。如极数为8极电机，其功率因数通常为0.85左右，极数越多，相应功率因数越低，即便是功率因数最高的2极电机，其功率因数也难以达到0.95 。而电机的功率因数高有以下几个好处：
a、功率因数高，电机电流小、电机定子铜耗低，则更节能；
b、功率因数高，电机配套的电源如逆变器、变压器等，其容量可以更低，同时其他辅助配套设施如开关、电缆等规格可以更?。?相应系统成本便更低。
c、由于永磁同步电机功率因数高低不受电机极数的限制，在电机配套系统允许的情况下，可以将电机的极数设计的更高，相应电机的体积可以做得更?。?电机的直接材料成本也更低。
3、电机结构简单灵活
a、由于异步电机转子上需要安装导条、端环或转子绕组，大大限制了异步电机结构的灵活性。而永磁同步电机转子结构设计更为灵活，如对铁路牵引电机，可以将电机转子的磁钢直接安装在机车轮的转轴上，从而省去了减速齿轮箱，结构大为简化；又如永磁风力发电机，电机做成外转子直驱结构，电机的转子与叶轮做成一个整体，随叶轮一起转动，而定子却固定在支撑塔上。
b、由于永磁同步电机参数不受电机极数的限制，便于实现电机直接驱动负载，省去噪音大、故障率高的减速箱，增加了机械传动系统设计的灵活性。
4、可靠性高
从电机本体来对比，永磁同步电机与异步电机的可靠性相当，但由于永磁同步电机结构的灵活性，其可以实现直接驱动负载，省去可靠性不高的减速箱。在某些负载条件下甚至可以将电机设计在其驱动装置的内部，如风力发电直驱装置、石油钻机的绞车驱动装置，从而省去了传统电机的故障率。
5、体积小，功率密度大
永磁同步电机体积小、功率密度大的优势，集中体现在驱动低速大扭矩的负载时。一个是电机的极数的增多，电机体积可以缩?。涣硪桓鼍褪撬孀诺缁实脑龈撸缁乃鸷慕档? ，温升也跟着减?。蛟诓捎孟嗤档燃兜那榭鱿?nbsp;，电机的体积可以设计的更?。换褂芯褪堑缁峁沟牧榛钚? ，可以省去电机内部许多无效部分，如绕组端部、转子端环等，相应的体积可以更小。
6、起动力矩大、噪音小、温升低
a、永磁同步电机在低频的时候仍能保持良好的工作状态，低频时的输出力矩比异步电机大，运行时的噪音也?。?
b、永磁同步电机转子无电阻损耗，定子绕组几乎不存在无功电流，因而电机温升低。同体积、同重量的永磁电机功率可提高30%左右，同功率容量的永磁电机体积、重量、所用材料可减少30% 。
基于永磁同步电机上述众多优势，特别在目前国家‘节能减排’的大背景下，其应用前景极为广阔。随着永磁体及永磁同步电机控制技术的日益成熟可靠，其应用范围基本上可以覆盖目前应用电机所有领域。
永磁同步电机应用案例
1、电动汽车
伴随汽车工业的急速发展，环保问题也越来越严重。为了解决上述问题，并且大幅改善燃油经济型，毫无疑问就是使用电动汽车。永磁同步电机以其高效率、高功率因数和高功率密度等优点，正逐渐成为电动汽车驱动系统的主流电机之一。

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2、轨道交通领域
2007年，阿尔斯通公司研发的新一代永磁牵引电机系统的高速AGV列车—V150，创下列车速度世界新纪录574.8km/h 。
3、电梯领域
永磁同步电机产生较小的谐波噪声，应用于电梯系统中，可以带来更佳的舒适感。

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4、医疗机械领域
传统高速旋转的整流子电机不仅故障率高，且寿命短、噪声大、无法做消毒处理。用电子换向无刷直流永磁电机可以极大的提高工作可靠性、降低噪声、延长寿命，是开发新一代医疗器械的关键。

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5、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。

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6、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、重量轻、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。

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7、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、重量轻、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。

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【详解永磁同步电机原理及优势什么是永磁同步电机】永磁同步电机是众多高新技术和高新技术产业的基础，它与电力电子技术和微电子控制技术相结合，可以制造出许多新型的、性能优异的机电一体化产品和装备，代表了21世纪电机发展的方向。

详解永磁同步电机原理及优势 什么是永磁同步电机

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