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永磁同步電機工作原理圖解
我們都知道每個電機的產品原理，都是不一樣的，且理解難度也有所不同。今天，小編就帶你進入了解永磁同步電機工作原理，附帶原理圖哦。
永磁同步電機工作原理
當三相電流通入永磁同步電機定子的三相對稱繞組中時，電流產生的磁動勢合成一個幅值大小不變的旋轉磁動勢。由于其幅值大小不變，這個旋轉磁動勢的軌跡便形成一個圓，稱為圓形旋轉磁動勢。其大小正好為單相磁動勢最大幅值的1.5倍，即式中，F為圓形旋轉磁動勢，(T?m)；Fφl為單相磁動勢的最大幅值，(T?m)；k為基波繞組系數；p為電機極對數；N為每一線圈的串聯匝數；I為線圈中流過電流的有效值，A由于永磁同步電機的轉速恒為同步轉速，因此轉子主磁場和定子圓形旋轉磁動勢產生的旋轉磁場保持相對靜止。兩個磁場相互作用，在定子與轉子之間的氣隙中形成一個合成磁場，它與轉子主磁場發生相互作用，產生了一個推動或者阻礙電機旋轉的電磁轉矩Te，即式中，Te為電磁轉矩，(N?m)；0為功率角，rad；BR為轉子主磁場，T；Bnet為氣隙合成磁場，T。
由于氣隙合成磁場與轉子主磁場位置關系的不同，永磁同步電機既可以運行于電動機狀態也可以運行于發電機狀態，永磁同步電機的三種運行狀態如圖3所示。當氣隙合成磁場滯后于轉子主磁場時，產生的電磁轉矩與轉子旋轉方向相反，這時電機處于發電狀態；相反，當氣隙合成磁場超前于轉子主磁場時，產生的電磁轉矩與轉子旋轉方向相同，這時電機處于電動狀態。轉子主磁場與氣隙合成磁場之間的夾角稱為功率角。
永磁同步電機由兩個關鍵部件組成，即一個多極化永磁轉子和帶有適當設計繞組的定子。在操作過程中，旋轉的多極化永磁轉子在轉子與定子的氣隙形成一個隨時間變化的磁通。這個通量在定子繞組端子上產生交流電壓，從而形成用于發電的基礎。在此處所討論的永磁同步電機使用一個安裝在鐵磁芯上的環形永磁鐵。內部永磁同步電機不在這里考慮。因磁鐵嵌入到一個電鍍的鐵磁芯內是非常困難的，通過使用適當厚度的磁鐵（500μm）以及在轉子和定子鐵芯的高性能磁材料，氣隙可以做得非常大（300~500μm）而沒有明顯的性能損失，這使得定子繞組在氣隙中占據一定的空間，從而大大簡化了永磁同步電動機的制造。
永磁同步電機工作原理圖解
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永磁同步電機工作原理圖解
PMSM（permanent magnet synchronous motor）實際工作是一種交流電機，其定子運行是三項的相差 的交流電，而轉子則是永磁體。但是這種電機最大的優勢就是交流電能量由直流提供，這樣就可以對電機進行精確的控制，而且解決了電刷帶來的壽命問題。
下面對其工作原理進行簡單的介紹，如圖 1，定子的工作電流都為正弦波，而且其三項在任何時候相加都為零，所以PMSM中三項繞組實際上沒有中線的，其在電機中示例繞線方法如圖 2，所以實際上在PMSM中XYZ是連接在一個點的。
圖 1 PMSM轉子電流
從繞線的圖 2中不難看出，實際的電流方向產生的磁場是和轉子磁場在同一個平面，這也就是PMSM控制的基本需要和基本方法。從圖中也不難看出，實際在A相產生的磁場在開始是需要與轉子磁極的D軸方向相反（可以相差一個確定的角度，軟件實現），確切的說應該是必須知道轉子的D軸的位置。這個問題實際在控制中是開始的定向問題，在這里簡單的介紹一下方法：如果位置傳感器是絕對碼盤或者旋變，則可根據絕對位置處理，如果是增量碼盤，則需要開始的一個UVW的大概位置估算。
除此之外，這里還需要明白幾個原理性的問題，這里啰嗦一下：很多人從事這一塊的研發在知道怎么處理整個系統的過程而實際上是對整個基礎原理模糊的，這也就是很多國人做研發的通病，只知道怎么做，從來不知道為什么這么做以致永遠只是模仿而不可能創新或者改進。言歸正傳，首先我們知道在控制過程中需要檢測電流，然后進行clarke和park變換，從而出現了電流方向問題，人家這么說是為了方便，而實際上上這里的電流方向不是電流方向，而是電流產生的電磁場方向（這是因為電磁場的大小與產生它的電流方向成正比的）。
然后研究一下電壓的概念，繞組電壓是比電流相位超前 的，而很多我們需要的結果是與電壓成一定簡單關系的，這是因為電壓是場量，而電流不是。根本上沒有電壓這個東西，它只是間接反應電流的一種我們定義出來的表達方式，所以它的變化影響電流，而電流的變化會在場的方面反應在電壓上。
比如前面討論的問題，在電機初始的時候，A相電流是零，這是因為在繞組上電流不能突變，而這個時候電壓是最大，反應了實際我們是需要加在繞組上最大的我們需要的一個量（電流）。這里描述的有些晦澀，但是物理這個自然界基本規律實際就是這么反應的，希望讀我文章的讀者能自己仔細揣摩，反應一個自然界的問題（都上升到哲學問題了）。
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