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-转子对永磁磁场和电枢磁场的调制使得它们在气隙同步

  太忙了,过几天写,这个要好好答。

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  《定子永磁无刷电机–理论、设计与控制》(程明,花为)【摘要 书评 试读】- 京东图书这本新出版的674页的专著,应该可以终结该问题了。

  定子永磁同步电机比较流行的有以下三种类型:

  双凸极永磁电机(Doubly-Salient Permanent Magnet Motor, DSPM)磁通反向电机(Flux Reversal Machine, FRM)通切换型永磁电机(Flux-Switching Permanent Magnet Machine, FSPM)这三种新型永磁无刷电机在结构上有很多共同点,比如定转子铁心都为双凸极结构。皆采用集中绕组,永磁体都置于定子,转子上既无永磁体又无绕组等。目前的研究成果表明这三种电机都具有高功率密度、高效率等优点。虽然这三种电机因永磁体的安放位置而都属于定子永磁型电机的范畴,但工作原理却又有很大的不同,且优缺点并存。

  不知道题主想问的是哪一种电机?原理在《微特电机》一书中都有介绍,如果想深入了解的话可以搜索相关文献,目前国内外都已经有比较多的研究成果。

  参考文献

  花为. (2007). 新型磁通切换型永磁电机的分析、设计与控制. 东南大学

  定子励磁型电机是根据磁齿轮原理工作的。转子对永磁磁场和电枢磁场的调制使得它们在气隙同步,产生转矩。如有兴趣,可参阅论文:Analysis of Air-Gap Field Modulation and Magnetic Gearing Effects in Switched Flux Permanent Magnet Machines

  有发电机就有电动机,电机有转子就有定子,当然有转子永磁同步电机也有定子永磁同步电机。

  要谈定子永磁同步电机的问题,不得不先提到转子永磁同步电机。此二者在结构上的主要区别在于永磁体是装在定子侧还是装在转子侧。

  我们知道,在传统的转子永磁型电机中,永磁体是位于电机转子侧的,电机行业也根据永磁体位置的不同,可以把它分为4 种基本结构:1)表面贴装式;2)内嵌式;3)径向内嵌式;4)切向内嵌式。 众所周知,相对于传统的直流电机和异步电机,转子永磁型电机具有更高的功率密度和效率。

  但是,转子永磁型电机通常需要对转子采取特别加固措施以克服高速运转时的离心力,如安装由非金属纤维材料或不锈钢制成的套筒等,这样做的后果就是,不仅导致其结构更加复杂, 制造成本变高, 而且增大了其等效气隙,降低了电机的性能。

  同时,永磁体安放在转子上,会使得散热变得困难,从而引起的电机温升可能会导致永磁体发生不可逆退磁,限制了电机出力,使电机功率密度降低等。

  为了克服上述转子永磁型电机的缺点,近年出现了将永磁体安置于定子侧的定子永磁型无刷电机。而定子永磁同步电机比较流行的有以下三种类型,上面 @天狼星 的回答里已经有了相关介绍,我就不再赘述了。

  第一种双凸极永磁电机(Doubly-Salient Permanent Magnet Motor, DSPM)

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  在 DSPM电机中,切向充磁的永磁体内嵌在电机定子轭部。如果从每相电枢空载感应电势波形和电枢电流波形划分(矩形波),该电机应属于无刷直流(brushless DC,BLDC)电机的范畴。但我们可以通过对电机定转子进行特殊设计来得到正弦感应电势,比如说采用斜槽转子的方式。下面我们具体分析一下这种电机的运行原理。

  1.转矩产生机理

  传统的直流电机、感应电机以及同步电机,都属于双边磁场电机,即励磁磁场在一边(定子或转子),电枢磁场在另一边(转子或定子), 定转子之间的相对运动使电枢绕组中的磁链发生交变,从而感应出电势,当绕组中通入电流后,电流与电势相互作用实现机电能量转换。

  而定子永磁型电机的励磁源和电枢绕组都位于定子,它依靠定子直流励磁源与转子凸极的调制作用,使定子绕组中的磁链发生交变,从而产生感应电势与电磁转矩,实现机电能量转换。

  2. 它的永磁体和电枢绕组均位于定子,与转子永磁型电机相比,可方便地对永磁体进行直接冷却,从而控制其温升;电枢绕组多为集中式绕组,端部短,用铜少,电枢绕组的电阻小,铜耗低。

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  当然这种电机结构也并不是十分完美,仍然存在以下几个问题:

  1.定子外漏磁

  2.
端部漏磁。

  DSPM 电机和 FSPM 电机的永磁体从定子内径处贯穿至外径处,并直接与机壳相接,因此三维端

  部效应较为显著。

  3.直流偏置磁场及其对铁耗的影响。

  由于永磁体位于电机定子,导致定子铁心中存在直流偏置磁场 .

  参考文献:

  [1] Chau K T , Chan C C , Liu C . Overview of permanent-magnet brushless drives for electric and hybrid electric vehicles[J]. IEEE Trans. on Industrial Electronics,

  2008,55(6):2246-2257.

  [2] Zhu Z Q,Howe D.Electrical machines and drives for electric,hybrid and fuel cell vehicles[J].Proceeding of IEEE,2007,95(4):746-765.

  [3] 程明. 双凸极变速永磁电机的运行原理及其静态特性的线性分析[J].科技通报,1997,13(1):16-21

  永磁同步电机的工作原理如下:

  永磁同步电机要建立主磁场,励磁绕组通以直流励磁电流,建立极性相间的励磁磁场;然后采用三相对称的电枢绕组充当功率绕组,成为感应电势或者感应电流的载体;在原动机拖动转子旋转的情况下,极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组,因此电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线,即可提供交流电源。由于电枢绕组的对称性,保证了感应电势的三相对称性。

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