永磁同步電機基本結(jié)構(gòu)與工作原理綜述3500字

目錄 1 1 1 2 3 3 4 4 5 5 5磁定子的質(zhì)量高得多。永磁同步電機基本結(jié)構(gòu)如下圖2-1所示。圖2-1永磁同步電機基本結(jié)構(gòu)圖永磁同步電機在世界汽車保有量最多國家，運用最為廣泛的一種電機，按照工作方式和整體結(jié)構(gòu)等差異，其種類可以分為三種，整體式永磁同步電動機的表面放電，是其中最為關(guān)注的問題之一。嵌入式與表面安裝式永磁同步電機影響其性能的因素主要有表面貼裝結(jié)構(gòu)、元器件結(jié)構(gòu)、嵌入式方面，每個結(jié)構(gòu)都具有表面貼裝永磁同步電機的特殊特性。由于工作條件、工作強度、使用性能等差異，將永磁同步電運用在各種工業(yè)上作為動力源，在如今的新能源電動汽車上，都在大量的使用永磁同步電機。將永磁同步電機運用在電動汽車上有幾點好處，首先與其他電機相比結(jié)構(gòu)更簡單，可加快批量生產(chǎn)的效率，其次是旋轉(zhuǎn)慣量小，可以提高電動汽車的性能。永磁同步電機的結(jié)構(gòu)性能等方面的改進與優(yōu)化是非常便于技術(shù)人員改良及優(yōu)化的，最典型的優(yōu)化例子就是把氣隙磁通改良成為正弦，通過這樣的優(yōu)化改良就可以產(chǎn)生很多的優(yōu)點，磁場的諧波就可以的到有效的改善。根據(jù)以上的研究成果就可以得到運行性能極好的電機。電動機之所以比安裝在表面上的電動機好得多，是因為采用了單一的磁阻力矩產(chǎn)生的不對稱分布流結(jié)構(gòu)，發(fā)動機的能量密度好得多，而且容易產(chǎn)生。因此，這種結(jié)構(gòu)的永磁同步發(fā)動機在傳動系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，但其區(qū)別也非常重要，例如，磁鐵的生產(chǎn)成本和流量系數(shù)遠大于面裝式發(fā)動機，當與面裝式發(fā)動機永久性放大的可能性是由于一系列的威脅，這是非常小的。無論車輪的永磁大小是否會因離心力過大而反轉(zhuǎn)，都可以以更高的速度執(zhí)行，為了體現(xiàn)永磁同步發(fā)動機的更高性能，與傳統(tǒng)的輔助電子發(fā)動機相比，永磁同步發(fā)動機，特別是單引擎稀土磁體，結(jié)構(gòu)簡單，運行安全性高；體積很小，質(zhì)量很輕；低損耗、高沖擊；發(fā)動機的形狀和尺寸可以靈活的改變，由于其最先進，廣泛應用于航空航天、國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，與感應式發(fā)動機相比，永磁同步發(fā)動機可以考慮電流的進入激勵，因此可以顯著提高其能量因數(shù)，降低電流電阻和定子的損耗。在既定的運行條件下，轉(zhuǎn)子無阻力，總損失可減少，同時減少風機(而不是容量，即使沒有風機)和相應風速的損失。1.2電機工作原理1.1.1永磁同步電機運行條件為了建立永磁同步電機主磁場的連續(xù)磁場和連接到直流勵磁力矩的磁場，有必要設置磁場受極性影響的條件；然后對稱風被分為三個階段，作為電動勢，或作為影響瞬間的電流載體；當前面的運動過程導致車輪轉(zhuǎn)動時，磁極相產(chǎn)生的磁場跟隨著軸旋轉(zhuǎn)，按順序一步一步地停止繞組的磁勢。繞組會提供一個三相對稱的交流電勢，其大小和方向會周期性地改變。在外線上可以提供所需的交流能量。由于對稱性，潛在工業(yè)的三相對稱是安全的。對于旋轉(zhuǎn)引擎，如果用永磁體代替直流旋轉(zhuǎn)，同步發(fā)動機將變成永磁體。電動汽車上最常用的電機也可以稱為正弦波永磁同步電機電機，從字面意思理解這種電機的內(nèi)部構(gòu)成是擁有永磁體的，電機的轉(zhuǎn)子就是永磁體，為了配合這一類型的轉(zhuǎn)子使其工作效率提高，定子的分布方式也極為特殊。定子的分布方式是三相正弦分布，這樣就可以使氣隙磁密沿空間分布。這就是正弦波永磁同步電機的名稱。正弦波永磁同步電動機是現(xiàn)在生活中比較常見的電機也是非常典型的機電和其他設備一體化電動機。它主要還是包括電機本身，還包括位置傳感器、電力電子變換器和驅(qū)動電路。將滑模觀測器與高頻電壓信號注入法相結(jié)合，使內(nèi)置式永磁同步電機的無位置傳感器矢量控制系統(tǒng)在無位置傳感器的閉環(huán)矢量控制模式下平穩(wěn)啟動，并能在低速和高速運行時獲得更準確的轉(zhuǎn)子位置觀測信息。在永磁同步電動機定子上施加脈寬調(diào)制的三相交流電時，定子電樞產(chǎn)生空間磁場，與永磁轉(zhuǎn)子相互作用，產(chǎn)生與定子旋轉(zhuǎn)磁場方向相同的電磁轉(zhuǎn)矩輸出。當輸出轉(zhuǎn)矩T超過轉(zhuǎn)子的摩擦轉(zhuǎn)矩和永磁體的阻尼轉(zhuǎn)矩時，電機開始向外工作，繼續(xù)加速直至同步。永磁同步電動機的工作原理與同步電動機的工作原理基本相同。永磁同步電動機應用廣泛。而感應電動機是一種常見的交流電動機。其特點是：在穩(wěn)態(tài)運行時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率之間的關(guān)系不會變成同步轉(zhuǎn)速。當電網(wǎng)頻率恒定時，同步電動機的轉(zhuǎn)速在穩(wěn)態(tài)下是恒定的，與負載無關(guān)。電動機有三種主要的運行模式，通常是發(fā)電機、電動機和補償器。發(fā)電機運行是同步電機最重要的運行方式，電機運行是同步電機的另一種重要運行方式。同步電機的功率因數(shù)是可調(diào)的。在無調(diào)速的情況下，使用大型同步電機可以非常有效的提高運行效率。近年來，小型同步電動機在變頻感應電動機，也被稱為感應實現(xiàn)機械能轉(zhuǎn)換為機械能。永磁同步電動機的工作原理如下：永磁同步電動機主磁場的建立：勵磁繞組連接上直流勵磁電流，在極性之間的區(qū)域建立上勵磁的磁場，就是在建立主磁場。永磁同步電動機載流導體：三相對稱電樞繞組作為功率繞組，成為感應電勢或成為感應電流的主載體。永磁同步電動機的切割運動：原動機帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(通過機械能輸入電機)。兩個極性相之間的勵磁磁場隨軸旋轉(zhuǎn)，依次切斷定子繞組(等同于繞組的導體反方向切斷勵磁磁場)。永磁同步電動機交流電動勢的產(chǎn)生：由于電樞、繞組和主磁場之間的相對剪切運動，電樞繞組會產(chǎn)生大小和方向周期性變化的三相對稱交流電動勢。通過出線，就可以供應交流電電源。永磁同步電動機的交變對稱性：由于旋轉(zhuǎn)磁場的極性，感應電動勢的極性發(fā)生變化；因為電樞繞組的左右對稱性，這才保證了感應電勢的三相對稱性。1.3電機控制原理1.3.1永磁同步電機控制方式受控式：顧名思義，需要其他控制裝置來驅(qū)動電機的正常運行。自動控制式：自由控制電機運行，永磁同步電機是指電流頻率和速度同步運行，自動控制是控制電流頻率來實現(xiàn)速度控制，通常采用矢量控制。矢量是通電后指定子繞組產(chǎn)生的具有方向和幅度的磁勢。磁勢與轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生的磁勢相互作用，以旋轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)子。通過空間坐標變換，將定子三相靜止坐標系轉(zhuǎn)化為定子兩相靜止坐標系，再將定子兩相靜止坐標系轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子兩相旋轉(zhuǎn)坐標系。旋轉(zhuǎn)框架相對于轉(zhuǎn)子靜止。1.3.2永磁同步電機控制原理與要求電動汽車的驅(qū)動電機控制器是整個汽車驅(qū)動系統(tǒng)的控制核心。它決定了驅(qū)動電動機的速度和轉(zhuǎn)矩指令根據(jù)電信號等信息的位置變速桿(向前、向后、中性、這實際上是控制系統(tǒng)根據(jù)每個信息計算出的命令數(shù)據(jù)，為驅(qū)動電機提供電流。早期的電動汽車使用直流電機。控制直流電機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，速度控制比其他普通電機容易。同時，電池作為車輛的主要動力源，也為電機提供直流。電機控制器是控制主牽引電源與電機之間能量傳遞的專用裝置。由外部控制信號接口電路、電機控制電路和驅(qū)動電路組成。電機驅(qū)動器和電機控制器作為電動汽車的關(guān)鍵部件，在整個電動汽車系統(tǒng)中起著非常重要的作用，使電動汽車得以運行。(1)電機控制器原理：電機控制器作為整個汽車制動系統(tǒng)的控制中心，由變頻器和控制器組成。逆變器從電池接收直流電能量，并將其轉(zhuǎn)換成三相交流電，為汽車的馬達提供動力。控制器接收電機速度和其他信號，并將它們反饋給儀器。當發(fā)生制動或加速時，控制器控制變頻器的頻率，達到加速