《永磁同步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)與工作原理綜述》3500字

永磁同步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)與工作原理綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u22483永磁同步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)與工作原理綜述 1307581.1永磁同步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)及分類 1322001.1.1永磁同步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1191981.1.2永磁同步電機(jī)的分類及介紹 2213031.2電機(jī)工作原理 331831.1.1永磁同步電機(jī)運(yùn)行條件 3181241.1.2永磁同步電機(jī)運(yùn)行方式 447541.1.3永磁同步電機(jī)工作原理 4306841.3電機(jī)控制原理 46701.3.1永磁同步電機(jī)控制方式 4136071.3.2永磁同步電機(jī)控制原理與要求 51.1永磁同步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)及分類1.1.1永磁同步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)永磁同步電動機(jī)的特性最為突出，很容易識別出與其他電動機(jī)的區(qū)別，同時小部分的結(jié)構(gòu)也與普通異步電動機(jī)相似。普通電動機(jī)的部件與永磁同步電動機(jī)的部件相似，只是電動機(jī)的轉(zhuǎn)子是永磁體。其主要部件包括永磁轉(zhuǎn)子、定子繞組、電機(jī)風(fēng)扇、外殼等部件。異步電動機(jī)有一個非常獨(dú)特的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，它的質(zhì)量比永磁定子的質(zhì)量高得多。永磁同步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)如下圖2-1所示。圖2-1永磁同步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)圖1.1.2永磁同步電機(jī)的分類及介紹永磁同步電機(jī)在世界汽車保有量最多國家，運(yùn)用最為廣泛的一種電機(jī)，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(jī)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(jī)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(jī)的特殊特性。由于工作條件、工作強(qiáng)度、使用性能等差異，將永磁同步電運(yùn)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(jī)。將永磁同步電機(jī)運(yùn)用在電動汽車上有幾點(diǎn)好處，首先與其他電機(jī)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(jī)的結(jié)構(gòu)性能等方面的改進(jìn)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(diǎn)，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(yùn)行性能極好的電機(jī)。電動機(jī)之所以比安裝在表面上的電動機(jī)好得多，是因?yàn)椴捎昧藛我坏拇抛枇禺a(chǎn)生的不對稱分布流結(jié)構(gòu)，發(fā)動機(jī)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(jī)在傳動系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)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(yuǎn)大于面裝式發(fā)動機(jī)，當(dāng)與面裝式發(fā)動機(jī)相撞時，結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，有許多開放式的優(yōu)點(diǎn)；由于永久性震級包含在旋轉(zhuǎn)體中，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(jī)的更高性能，與傳統(tǒng)的輔助電子發(fā)動機(jī)相比，永磁同步發(fā)動機(jī)，特別是單引擎稀土磁體，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行安全性高；體積很小，質(zhì)量很輕；低損耗、高沖擊；發(fā)動機(jī)的形狀和尺寸可以靈活的改變，由于其最先進(jìn)，廣泛應(yīng)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(yīng)式發(fā)動機(jī)相比，永磁同步發(fā)動機(jī)可以考慮電流的進(jìn)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(yùn)行條件下，轉(zhuǎn)子無阻力，總損失可減少，同時減少風(fēng)機(jī)（而不是容量，即使沒有風(fēng)機(jī)）和相應(yīng)風(fēng)速的損失。1.2電機(jī)工作原理1.1.1永磁同步電機(jī)運(yùn)行條件為了建立永磁同步電機(jī)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(shè)置磁場受極性影響的條件；然后對稱風(fēng)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(dāng)前面的運(yùn)動過程導(dǎo)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(jī)將變成永磁體。電動汽車上最常用的電機(jī)也可以稱為正弦波永磁同步電機(jī)電機(jī)，從字面意思理解這種電機(jī)的內(nèi)部構(gòu)成是擁有永磁體的，電機(jī)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(jī)的名稱。正弦波永磁同步電動機(jī)是現(xiàn)在生活中比較常見的電機(jī)也是非常典型的機(jī)電和其他設(shè)備一體化電動機(jī)。它主要還是包括電機(jī)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(jī)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(yùn)行時獲得更準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置觀測信息。在永磁同步電動機(jī)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(dāng)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(jī)開始向外工作，繼續(xù)加速直至同步。永磁同步電動機(jī)的工作原理與同步電動機(jī)的工作原理基本相同。永磁同步電動機(jī)應(yīng)用廣泛。而感應(yīng)電動機(jī)是一種常見的交流電動機(jī)。其特點(diǎn)是：在穩(wěn)態(tài)運(yùn)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(dāng)電網(wǎng)頻率恒定時，同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速在穩(wěn)態(tài)下是恒定的，與負(fù)載無關(guān)。1.1.2永磁同步電機(jī)運(yùn)行方式電動機(jī)有三種主要的運(yùn)行模式，通常是發(fā)電機(jī)、電動機(jī)和補(bǔ)償器。發(fā)電機(jī)運(yùn)行是同步電機(jī)最重要的運(yùn)行方式，電機(jī)運(yùn)行是同步電機(jī)的另一種重要運(yùn)行方式。同步電機(jī)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(jī)可以非常有效的提高運(yùn)行效率。近年來,小型同步電動機(jī)在變頻感應(yīng)電動機(jī),也被稱為感應(yīng)電動機(jī),通過互動交流電機(jī)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流,并實(shí)現(xiàn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。1.1.3永磁同步電機(jī)工作原理永磁同步電動機(jī)的工作原理如下：永磁同步電動機(jī)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(jī)載流導(dǎo)體：三相對稱電樞繞組作為功率繞組，成為感應(yīng)電勢或成為感應(yīng)電流的主載體。永磁同步電動機(jī)的切割運(yùn)動：原動機(jī)帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（通過機(jī)械能輸入電機(jī)）。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(dǎo)體反方向切斷勵磁磁場）。永磁同步電動機(jī)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(yùn)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(yīng)交流電電源。永磁同步電動機(jī)的交變對稱性：由于旋轉(zhuǎn)磁場的極性，感應(yīng)電動勢的極性發(fā)生變化；因?yàn)殡姌欣@組的左右對稱性，這才保證了感應(yīng)電勢的三相對稱性。1.3電機(jī)控制原理1.3.1永磁同步電機(jī)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(jī)的正常運(yùn)行。自動控制式:自由控制電機(jī)運(yùn)行，永磁同步電機(jī)是指電流頻率和速度同步運(yùn)行，自動控制是控制電流頻率來實(shí)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(jī)轉(zhuǎn)子。通過空間坐標(biāo)變換，將定子三相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為定子兩相靜止坐標(biāo)系，再將定子兩相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。旋轉(zhuǎn)框架相對于轉(zhuǎn)子靜止。1.3.2永磁同步電機(jī)控制原理與要求電動汽車的驅(qū)動電機(jī)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(jī)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、高速度和低速度),油門,剎車和動力電池的剩余力量,以便控制驅(qū)動電動機(jī)的運(yùn)行。這實(shí)際上是控制系統(tǒng)根據(jù)每個信息計(jì)算出的命令數(shù)據(jù)，為驅(qū)動電機(jī)提供電流。早期的電動汽車使用直流電機(jī)?？刂浦绷麟姍C(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，速度控制比其他普通電機(jī)容易。同時，電池作為車輛的主要動力源，也為電機(jī)提供直流。電機(jī)控制器是控制主牽引電源與電機(jī)之間能量傳遞的專用裝置。由外部控制信號接口電路、電機(jī)控制電路和驅(qū)動電路組成。電機(jī)驅(qū)動器和電機(jī)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(yùn)行。(1)電機(jī)控制器原理:電機(jī)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(dá)提供動力?？刂破鹘邮针姍C(jī)速度和其他信號，并將它們反饋給儀器。當(dāng)發(fā)生制動或加速時，控制器控制變頻器的頻率，達(dá)到加速或減速的目的。(2)電動汽車對電機(jī)控制系統(tǒng)的要求:由于電動汽車的特殊性，電動汽車的實(shí)際駕駛工況較為復(fù)雜，不僅需要適應(yīng)各種氣候的影響，還需要進(jìn)行不同工況下的安全測試，以確保駕駛員和乘客的舒適性和安全性。電機(jī)控制器作為電動汽車的核心部件，