近几年电机行业最为高调的当屬永磁电机电机了，受追捧的程度呈现出愈来愈烈趋势究竟为何会有如此轰动效应，除了节能环保型经济发展模式的驱动外深层次的助力因素当属永磁电机电机固有的特性。

高能永磁电机材料（强磁材料）和电力电子技术方面取得的最新成就极大推广了永磁电机电机嘚应用领域，机器人、航空航天、电动工具、发电机、新能源、各类医药装备和电动或混合动力汽车……等等永磁电机电机无处不在，吔无一例外宣示了这样一个事实：永磁电机电机拥有超越有刷换相直流电机、同步电机和感应(异步)电机这些传统电机的许多优点

永磁电機电机超越传统电机的优点

（1） 转子铜损耗为零，自然效率更高；

（2） 单位体积高驱动转矩和输出功率使紧凑型设计方案成为可能；

（3）3 免除了滑环、换相器、碳刷等，简化了电机结构和维护；

（4） 气隙磁通密度相对传统电机高因而动态性能更好；

（5） 可以高功率因数運行；

（6） 简单的六相开关电压源就可以实现精准的转矩、转速和位置控制。

永磁电机同步电动机工作原理

永磁电机同步电动机主要是由轉子、端盖及定子等各部件组成永磁电机同步电动机的定子结构与普通的感应电动机的结构非常相似，转子结构与异步电动机的最大不哃是在转子上放有高质量的永磁电机体磁极根据在转子上安放永磁电机体的位置的不同，永磁电机同步电动机通常被分为表面式转子结構和内置式转子结构

永磁电机体的放置方式对电动机性能影响很大。表面式转子结构——永磁电机体位于转子铁芯的外表面这种转子結构简单，但产生的异步转矩很小仅适合于启动要求不高的场合，很少应用内置式转子结构——永磁电机体位于鼠笼导条和转轴之间嘚铁芯中，启动性能好绝大多数永磁电机同步电动机都采用这种结构。

永磁电机同步电动机的启动和运行是由定子绕组、转子鼠笼绕组囷永磁电机体这三者产生的磁场的相互作用而形成电动机静止时，给定子绕组通入三相对称电流产生定子旋转磁场，定子旋转磁场相對于转子旋转在笼型绕组内产生电流形成转子旋转磁场，定子旋转磁场与转子旋转磁场相互作用产生的异步转矩使转子由静止开始加速轉动在这个过程中，转子永磁电机磁场与定子旋转磁场转速不同会产生交变转矩。

当转子加速到速度接近同步转速的时候转子永磁電机磁场与定子旋转磁场的转速接近相等，定子旋转磁场速度稍大于转子永磁电机磁场它们相互作用产生转矩将转子牵入到同步运行状態。在同步运行状态下转子绕组内不再产生电流。此时转子上只有永磁电机体产生磁场它与定子旋转磁场相互作用，产生驱动转矩甴此可知，永磁电机同步电动机是靠转子绕组的异步转矩实现启动的启动完成后，转子绕组不再起作用由永磁电机体和定子绕组产生嘚磁场相互作用产生驱动转矩。

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（文章来源：电气新科技）

永磁電机同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）具有高效率和高功率密度等优点在电动车和数控机床等领域已获得广泛的研究和应用。但是永磁电机同步电机采用永磁电机体励磁导致励磁磁场无法调节在电机基速以上运行区域时必须进行弱磁控制才能拓宽转速范围。理想的弱磁条件是直轴电感与负姠的弱磁电流的乘积恰好抵消掉永磁电机体产生的磁通

实现弱磁主要采用两种途径，一是增大负向的直轴弱磁电流二是提高直轴电感。但是增大负向直轴弱磁电流不仅增加铜耗而且还有可能引起不可逆退磁。采用增大直轴电感的方法又受到电机结构上的限制因为内置式永磁电机同步电机转子中永磁电机体始终放置于直轴位置，无法获得较大数值的直轴电感这就是永磁电机同步电机弱磁困难的原因。

永磁电机同步电机直轴电感小于交轴电感也被称为凸极永磁电机同步电机。通过结构上的特殊设计使得永磁电机同步电机的直轴电感大于交轴电感，称之为反凸极永磁电机同步电机反凸极永磁电机同步电机拥有较大数值的直轴电感，更有利于实现弱磁因此反凸极詠磁电机同步电机成为永磁电机同步电机领域研究的热点之一。

有学者提出一种反凸极永磁电机同步电机这种电机在转子中将部分磁钢采用软磁材料代替。利用材料的属性改变电机磁路从而获得反凸极特征。由于直轴电感大于交轴电感这类电机能够在低速时采用正值嘚直轴电流控制产生正值的磁阻转矩，正向电流对永磁电机体具有增磁作用能够提升永磁电机体工作点。在高转速运行时电机可以使用楿对较小的直轴弱磁电流来削弱气隙磁通实现弱磁升速，有效提升了电机的弱磁范围

有学者提出的反凸极盘式永磁电机同步电机通过設计磁极中软磁材料和永磁电机体的比例调整电机的弱磁性能。对比了与传统永磁电机同步电机在控制上的差异实现了接近31的弱磁扩速范围。

有学者提出一种磁通可控的反凸极永磁电机电机电机直轴上采用厚度薄且磁化状态可变的钐钴永磁电机体激励，缓解了直轴磁路嘚饱和增加了直轴电感。同时在交轴磁路上采用较大的磁通屏障来减小交轴电感，从而获得反凸极特性这种电机在不同的运行状态丅对永磁电机体进行充磁去磁来改变磁化状态，使低速时具有大磁链产生转矩高速时具有较小磁链减小弱磁电流。由于正值的直轴电流產生磁场增强的效果永磁电机体的不可逆退磁风险大大降低了。

有学者提出磁场增强型永磁电机同步电机通过转子结构上的创新性改變，使得电机的直轴电感大于交轴电感低速时电机处于磁场增强状态，具有正值的磁阻转矩高速时较小的直轴电流减小永磁电机体不鈳逆退磁的风险并提高了电机的弱磁范围。

有学者提出的反凸极永磁电机同步电机方案中永磁电机体在转子中分段分层放置交轴磁路中增加弧形磁障减小交轴电感。电机具有直轴电感大于交轴电感的反凸极特征

有学者提出的反凸极永磁电机同步电机方案中永磁电机体在轉子中呈M形布置，在交轴磁路上设置三角形通风孔增加交轴磁阻和普通永磁电机同步电机相比，该反凸极永磁电机同步电机减少了永磁電机体的用量最大电磁转矩提高了3.33%。综上所述寻找合适的反凸极永磁电机同步电机转子结构，实现低速大转矩、高速宽广的恒功率运荇范围具有十分重要的意义和价值

为此，黑龙江大学机电工程学院的研究人员提出一种新型反凸极永磁电机同步电机利用转子永磁电機体分段磁桥和调整铁心为直轴磁通提供路径从而实现直轴电感大于交轴电感。低速运行时采取正值的直轴电流控制产生正值的磁阻转矩同时正向电流可有效提高永磁电机体的工作点。高转速运行电机可以使用相对较小的直轴弱磁电流来削弱气隙磁通实现弱磁升速，有效扩大电机的弱磁范围建立新型反凸极永磁电机同步电机的直交轴磁路模型，分析新型反凸极永磁电机同步电机电磁转矩特性和弱磁特性并进行有限元分析。

反凸极永磁电机同步电机最高转速达到额定转速的三倍理论分析结果与仿真分析结果相吻合，验证了反凸极永磁电机同步电机弱磁的有效性和可行性