浅析永磁同步电机的设计和构造_防伪标签_爱博app登录入口/爱博app下载客户端

由于其紧凑性和高扭矩密度，永磁同步电机在许多工业应用中得到了广泛的应用，特别用于高性能驱动系统，如潜艇推进系统。永磁同步电机无需使用滑环进行励磁，以此来降低了转子的维护和损耗。永磁同步电机效率高，适用于高性能驱动系统，如工业中的数控机床、机器人和自动生产系统。通常，永磁同步电机的设计和构造必须同时考虑定子和转子结构，以获得高性能电机。

气隙磁通密度：根据异步电机设计等确定，永磁转子的设计和使用开关定子绕组的特别的条件技巧此外，假设定子为开槽定子。气隙磁通密度受到定子铁芯饱和的限制。尤其是峰值磁通密度受轮齿宽度的限制，而定子背面决定了最大总磁通。此外，允许的饱和水平取决于应用。通常，高效电机的磁通密度较低，而设计用于最大扭矩密度的电机的磁通密度较高。气隙磁通密度峰值通常在0.7–1.1Tesla范围内。应注意，这是总磁通密度，即转子和定子磁通的总和。这在某种程度上预示着如果电枢反作用力较小，意味着对准扭矩较高。然而，为实现较大的磁阻转矩贡献，定子反作用力必须很大。机器参数表明，主要需要大m和小电感L来获得对准扭矩。这通常适用于低于基本速度的运行，因为高电感会降低功率因数。

磁铁在许多设备中起着及其重要的作用，因此，改善这些材料的性能很重要，目前，人们的注意力集中在基于稀土金属和过渡金属的材料上，这些材料能够得到具有高磁性的永磁体。根据技术的不同，磁铁具有不一样的磁性和机械性能，并表现出不同的耐腐的能力。钕铁硼（Nd2Fe14B）和钐钴（Sm1Co5和Sm2Co17）磁体是当今最先进的商业化永磁材料。在每一类稀土磁体中都有广泛的各种等级。钕铁硼磁体于20世纪80年代初开始商业化。它们广泛存在今天在许多不同的应用中使用。这种磁铁材料的成本（按每种能源产品计算）与铁氧体磁铁的成本相当，按每公斤计算，钕铁硼磁体的成本大约是铁氧体磁体的10到20倍。

用于比较永磁体的一些重要特性是：剩磁（Mr），它测量永磁体的强度磁场，矫顽力（Hcj），材料抗退磁的能力，能量积（BHmax），密度磁能；居里温度（TC），温度材料失去磁性时。钕磁体具有更高的剩磁、更高的矫顽力和能量积，但居里温度通常较低类型，钕与铽和镝在为了在高温下保持其磁性。

在永磁同步电机（PMSM）的设计中，永磁转子的构造基于三相感应电机的定子框架，不改变定子和绕组的几何形状。规格和几何形状包括：电机的速度、频率、极数、定子长度、内外直径、转子槽数。永磁同步电机的设计包括铜损耗、反电动势、铁损和自感和互感、磁通、定子电阻等。

电感L可以定义为磁链与产生磁通的电流I的比率，单位为亨利（H），等于韦伯每安培。电感器是用来在磁场中储存能量的装置，类似于电容器在电场中储存能量。电感器通常由线圈组成，通常缠绕在铁氧体或铁磁芯上，其电感值仅与导体的物理结构和磁通通过的材料的磁导率有关。

查找电感的步骤如下：1、假设导体中有电流I。2、使用毕奥-萨伐尔定律或安培环路定律（如果有）确定B足够对称。3、计算连接所有回路的总通量。4、将总磁通乘以回路数，得到磁链，通过对所需参数的评估，进行永磁同步电机的设计。

研究发现，采用钕铁硼作为交流永磁转子材料的设计提高了气隙中产生的磁通，导致定子内半径减小，而采用钐钴永磁转子材料的定子内半径较大。根据结果得出，钕铁硼中的有效铜损耗降低了8.124%。对于作为永磁材料的钐钴，磁通量将是一个正弦变化量。通常，永磁同步电机的设计和构造必须同时考虑定子和转子结构，以获得高性能电机。

永磁同步电机(PMSM）是一种利用高磁性材料来磁化的同步电机，具有效率高、结构相对比较简单、易于控制等特点。这种永磁同步电动机在牵引、汽车、机器人和航空航天技术等多个领域都有应用，永磁同步电机的功率密度高于相同额定值的感应电机，因为没有专门用于产生磁场的定子功率。目前，永磁同步电机的设计不仅要求功率更大，而且要求质量更低、转动惯量更小。

随着电机节能理念的逐渐深入，开关磁阻电机由于具有以下的特点，其正在应用于各种场合。开关磁阻电动机是一种基于磁阻调节原理的电动机，相比传统的永磁同步电机，它具有以下性能特点：一、效率高，节约能源的效果好。经过测试，其整体效率比交流异步电动机变频调速系统至少高3%以上，低速下能提高至少10%，与直流调速、串级调速、电磁调速等比较，节电效果更明显。二、起动转矩大，适合重载起动和负载变化明显且频繁启动的场合。测试发现其启动转矩达额定转矩的150%时，起动电流仅为额定电流的30%，优势很明显三、调速范围广。开关磁阻电机可以在低速下长时间运行，由于效率高，在低速下的温升程度比额定工况时要低，解决了变频调速电机低速运行时电动机发热问题，还可以根

现今工业伺服驱动中多采用驱动永磁同步电动机（pmsm）的交流伺服系统，其交流驱动单元使用三相全桥电压型逆变器。pwm调制的变频控制技术实现了对交流电机动态转矩的实时控制，大幅度的提升了伺服系统的控制性能。然而，对于pwm逆变器，在驱动功率管的开关信号中插入延时时间以防止直流母线直接短路，延时时间的引入将导致死区时间效应，引起逆变器输出波形的畸变和基波电压的降落，影响了伺服系统性能的进一步提升［1］。逆变器死区补偿方法综述为补偿td引起的电压波动，研究人员提出了各种补偿方法，大致可划分为三类。最普遍的方法是在电流极性相同的区间内，根据缺少的脉冲列相应加上极性相反的脉冲列，以抵消其影响。由于三相电流必有

在开发一套以DSP为核心的永磁同步电机控制管理系统时，需要及时观察驱动系统中的各个变量，并且要对一些程序来控制，修改特定参数。DSP在实际运行中不能用外接的端口来控制，需要用DSP自带的串行通信模块来解决这一问题。通过一台上位计算机和以DSP为核心的电机控制管理系统构成整个监控系统，Pc机通过串口来改变DSP程序中转矩、磁链给定，以及调节PI参数等，电机控制管理系统完成对电机的控制，并采集有关数据反馈到Pc机中做多元化的分析、处理、显示和存储。本文以DSP控制永磁同步电机为例，介绍在整个控制管理系统中串行通信的实现。 1 永磁同步电机控制管理系统永磁同步电机控制管理系统框图如图1所示，采用直接转矩操控方法，这是19世纪80年代提出的交流

控制系统的串行通信实现 /

摘要：针对永磁推进电机低转速、大转矩、轻噪声的运行要求，其控制应具备良好的低速性能。根据最大转矩／电流矢量控制原理，该文提出了一套以数字信号处理器(DSP)为横心的全数字永磁同步电动机推进系统控制方案，给出了交-直-交脉宽调制(PWM)驱动方式的硬件结构，以及比例积分调节、空间矢量PWM(SVPWM)等软件设计。仿真和实验根据结果得出，系统动态响应快，转矩脉动小，谐波含量少，低速性能好，能移满足舰船电力推进的需要。关键词：矢量控制；永磁推进电机；数字信号处理器；空间矢量脉宽调制永磁推进电机因其体积小、重量轻、效率高、转矩密度大等优点，慢慢的开始替代传统直流推进电机，成为现代舰船电力推进系统中的常见动力装置

1 引言永磁同步电机(PMSM)具有很多传统电机不具备的优势。它无电刷和滑环，转动惯量小，转矩脉动小，因而具有体积小，质量轻，功率损耗小等特点，并且随着电力电子技术和稀土永磁材料的加快速度进行发展，PMSM得到了广泛推广和应用。对于PMSM的控制，目前应用最多的是双闭环控制且多采用PI调节器。经典的PI调节器工程设计法简单实用，但是会忽略很多因素，需要很多近似条件，并且在调节器参数不准确的情况下，所实现的控制效果往往不能够达到预期要求，尤其是在给定值频繁变化的情况下。而模糊控制、神经网络控制等虽然可以通过增益自整定实现较好的控制效果，但又相对复杂、繁琐。出于这种原因，这里采用了一种相对简单的增益自整定PI调节器

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