目前我國電動(dòng)機(jī)保有量大，消耗電能大，設(shè)備老化，效率較低，已完全進(jìn)入更新?lián)Q代的時(shí)期，而永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)具有體積小、效率高、功率因數(shù)高、起動(dòng)力矩大、力能指標(biāo)好、溫升低等特點(diǎn)。

永磁同步電機(jī)基本原理

＊ 電機(jī)是以磁場(chǎng)為媒介進(jìn)行機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)換的電磁裝置。

＊ 為在電機(jī)內(nèi)建立進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換所必需的氣隙磁場(chǎng)，可有兩種方法：一種是在電機(jī)繞組內(nèi)通以電流來產(chǎn)生磁場(chǎng)，如普通的直流電機(jī)，同步電機(jī)和異步電機(jī)等；另一種是由永磁體來產(chǎn)生磁場(chǎng)，即永磁同步電機(jī)。

＊ 從基本原理來講：永磁同步電機(jī)與傳統(tǒng)電勵(lì)磁同步電機(jī)是一樣的，其唯一區(qū)別為傳統(tǒng)的電勵(lì)磁同步電機(jī)是通過在勵(lì)磁繞組中通入電流來產(chǎn)生磁場(chǎng)的，而永磁同步電機(jī)是通過永磁體來建立磁場(chǎng)的，并由此引起兩者分析方法存在差異。

永磁同步電機(jī)相比交流異步電機(jī)優(yōu)勢(shì)

1、效率高、更加省電：

a、由于永磁同步電機(jī)的磁場(chǎng)是由永磁體產(chǎn)生的，從而避免通過勵(lì)磁電流來產(chǎn)生磁場(chǎng)而導(dǎo)致的勵(lì)磁損耗（銅耗）；

b、永磁同步電機(jī)的外特性效率曲線相比異步電機(jī)，其在輕載時(shí)效率值要高很多，這是永磁同步電機(jī)在節(jié)能方面，相比異步電機(jī)最大的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。因?yàn)橥ǔｋ姍C(jī)在驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)，很少情況是在滿功率運(yùn)行，這是因?yàn)椋阂环矫嬗脩粼陔姍C(jī)選型時(shí)，一般是依據(jù)負(fù)載的極限工況來確定電機(jī)功率，而極限工況出現(xiàn)的機(jī)會(huì)是很少的，同時(shí)，為防止在異常工況時(shí)燒損電機(jī)，用戶也會(huì)進(jìn)一步給電機(jī)的功率留裕量；另一方面，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)，為保證電機(jī)的可靠性，通常會(huì)在用戶要求的功率基礎(chǔ)上，進(jìn)一步留一定的功率裕量，這樣導(dǎo)致在實(shí)際運(yùn)行的電機(jī)90%以上是工作在額定功率的70%以下，特別是在驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)或泵類負(fù)載，這樣就導(dǎo)致電機(jī)通常工作在輕載區(qū)。對(duì)異步電機(jī)來講，其在輕載時(shí)效率很低，而永磁同步電機(jī)在輕載區(qū)，仍能保持較高的效率，其效率要高于異步電機(jī)20%以上。

c、由于永磁同步電機(jī)功率因數(shù)高，這樣相比異步電機(jī)其電機(jī)電流更小，相應(yīng)地電機(jī)的定子銅耗更小，效率也更高。

d、系統(tǒng)效率高：永磁電機(jī)參數(shù)，特別是功率因數(shù)，不受電機(jī)極數(shù)的影響，因此便于設(shè)計(jì)成多極電機(jī)（如可以100極以上），這樣對(duì)于傳統(tǒng)需要通過減速箱來驅(qū)動(dòng)負(fù)載電機(jī)，可以做成直接用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的直驅(qū)系統(tǒng)，從而省去了減速箱，提高了傳動(dòng)效率。

2、功率因數(shù)高：

由于永磁同步電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，其功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)，甚至可以設(shè)計(jì)成功率因數(shù)等于1，且與電機(jī)極數(shù)無關(guān)。而異步電機(jī)隨著極數(shù)的增加，由于異步電機(jī)本身的勵(lì)磁特點(diǎn)，必然導(dǎo)致功率因數(shù)越來越低，如極數(shù)為8極電機(jī)，其功率因數(shù)通常為0.85左右，極數(shù)越多，相應(yīng)功率因數(shù)越低。即使是功率因數(shù)最高的2極電機(jī)，其功率因數(shù)也難以達(dá)到0.95。電機(jī)的功率因數(shù)高有以下幾個(gè)好處：

a、功率因數(shù)高，電機(jī)電流小，電機(jī)定子銅耗降低，更節(jié)能；

b、功率因數(shù)高，電機(jī)配套的電源，如逆變器，變壓器等，容量可以更低，同時(shí)其他輔助配套設(shè)施如開關(guān)，電纜等規(guī)格可以更小，相應(yīng)系統(tǒng)成本更低。

c、由于永磁同步電機(jī)功率因數(shù)高低不受電機(jī)極數(shù)的限制，在電機(jī)配套系統(tǒng)允許的情況下，可以將電機(jī)的極數(shù)設(shè)計(jì)的更高，相應(yīng)電機(jī)的體積可以做得更小，電機(jī)的直接材料成本更低。

3、電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活：

a、由于異步電機(jī)轉(zhuǎn)子上需要安裝導(dǎo)條、端環(huán)或轉(zhuǎn)子繞組，大大限制了異步電機(jī)結(jié)構(gòu)的靈活性，而永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為靈活，如對(duì)鐵路牽引電機(jī)，可以將電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁鋼可直接安裝在機(jī)車輪對(duì)的轉(zhuǎn)軸上，從而省去了減速齒輪箱，結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化；又如永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，電機(jī)做成外轉(zhuǎn)子直驅(qū)結(jié)構(gòu)，電機(jī)的轉(zhuǎn)子與葉輪做成一個(gè)整體，隨葉輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，而定子固定在支撐塔上。

b、由于永磁同步變頻調(diào)速電機(jī)參數(shù)不受電機(jī)極數(shù)的限制，便于實(shí)現(xiàn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，省去噪音大，故障率高的減速箱，增加了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性。

4、可靠性高：

從電機(jī)本體來對(duì)比，永磁同步變頻調(diào)速電機(jī)與異步電機(jī)的可靠性相當(dāng)，但由于永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)的靈活性，便于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，省去可靠性不高的減速箱；在某些負(fù)載條件下甚至可以將電機(jī)設(shè)計(jì)在其驅(qū)動(dòng)裝置的內(nèi)部，如風(fēng)力發(fā)電直驅(qū)裝置，石油鉆機(jī)的絞車驅(qū)動(dòng)裝置，從而可以省去傳統(tǒng)電機(jī)故障率
高的軸承：大大提高了傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。

5、體積小，功率密度大：

永磁同步變頻調(diào)速電機(jī)體積小，功率密度大的優(yōu)勢(shì)，集中體現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)低速大扭矩的負(fù)載時(shí)，一個(gè)是電機(jī)的極數(shù)的增多，電機(jī)體積可以縮小。還有就是：電機(jī)效率的增高，相應(yīng)地?fù)p耗降低，電機(jī)溫升減小，則在采用相同絕緣等級(jí)的情況下，電機(jī)的體積可以設(shè)計(jì)的更小；電機(jī)結(jié)構(gòu)的靈活性，可以省去電機(jī)內(nèi)許多無效部分，如繞組端部，轉(zhuǎn)子端環(huán)等，相應(yīng)體積可以更小。

6、起動(dòng)力矩大、噪音小、溫升低 ：

a、永磁同步電機(jī)在低頻的時(shí)候仍能保持良好的工作狀態(tài)，低頻時(shí)的輸出力矩較異步電機(jī)大，運(yùn)行時(shí)的噪音小；

b、轉(zhuǎn)子無電阻損耗，定子繞組幾乎不存在無功電流，因而電機(jī)溫升低，同體積、同重量的永磁電機(jī)功率可提高30%左右；同功率容量的永磁電機(jī)體積、重量、所用材料可減少30%。

基于永磁同步電機(jī)上述眾多優(yōu)勢(shì)，特別在目前國家‘節(jié)能減排’的大背景下，其應(yīng)用前景極為廣闊。隨著永磁體及永磁同步電機(jī)控制技術(shù)的日益成熟可靠，其應(yīng)用范圍基本上可以覆蓋目前應(yīng)用電機(jī)所有領(lǐng)域：

永磁同步變頻調(diào)速電機(jī)應(yīng)用案例

1、電動(dòng)汽車

伴隨汽車工業(yè)的急速發(fā)展，環(huán)保問題也越來越嚴(yán)重，為了解決上述問題，并且大幅改善燃油經(jīng)濟(jì)型，毫無疑問就是使用電動(dòng)汽車。永磁同步電機(jī)以其高效率、高功率因數(shù)和高功率密度等優(yōu)點(diǎn)，正逐漸成為電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主流電機(jī)之一。

2、軌道交通領(lǐng)域

2007年，阿爾斯通公司研發(fā)的新一代永磁牽引電機(jī)系統(tǒng)的高速AGV列車—V150，創(chuàng)下列車速度世界新紀(jì)錄574.8km/h。

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3、電梯領(lǐng)域

永磁同步電機(jī)產(chǎn)生較小的諧波噪聲，應(yīng)用于電梯系統(tǒng)中，可以帶來更佳的舒適感；

4、醫(yī)療機(jī)械領(lǐng)域

傳統(tǒng)高速旋轉(zhuǎn)的整流子電機(jī)不僅故障率高，且壽命短、噪聲大、無法做消毒處理。用電子換向無刷直流永磁電機(jī)可以極大的提高工作可靠性，降低噪聲，延長(zhǎng)壽命，是開發(fā)新一代醫(yī)療器械的關(guān)鍵。

5、家電行業(yè)領(lǐng)域

由于永磁電機(jī)在低運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效率極高，可以有效的降低頻繁啟動(dòng)的損耗，是實(shí)現(xiàn)家電節(jié)能的較佳技術(shù)途徑之一。

6、船舶電力推進(jìn)領(lǐng)域

推進(jìn)電機(jī)是船舶綜合電力系統(tǒng)的重要組成部分、永磁同步推進(jìn)電機(jī)具有體積小、重量輕、效率高、噪聲低、易于實(shí)現(xiàn)集中遙控、可靠性高、可維護(hù)性好等優(yōu)點(diǎn)，是船舶推進(jìn)電機(jī)的理想選擇。

7、擠出機(jī)領(lǐng)域

螺桿驅(qū)動(dòng)電機(jī)是擠出機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的重要組成部分、永磁同步電機(jī)具有體積小、重量輕、效率高、噪聲低、可靠性高、可維護(hù)性好等優(yōu)點(diǎn)，是擠出機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的理想選擇。

永磁同步電機(jī)是眾多高新技術(shù)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，它與電力電子技術(shù)和微電子控制技術(shù)相結(jié)合，可以制造出許多新型的、性能優(yōu)異的機(jī)電一體化產(chǎn)品和裝備，代表了21世紀(jì)電機(jī)發(fā)展的方向。