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永磁同步電動(dòng)機(jī)工作原理

 

永磁同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行是由定子繞組、轉(zhuǎn)子鼠籠繞組和永磁體這三者產(chǎn)生的磁場(chǎng)的相互作用而形成。電動(dòng)機(jī)靜止時(shí)，給定子繞組通入三相對(duì)稱電流，產(chǎn)生定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)在籠型繞組內(nèi)產(chǎn)生電流，形成轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子由靜止開(kāi)始加速轉(zhuǎn)動(dòng)。在這個(gè)過(guò)程中，轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速不同，會(huì)產(chǎn)生交變轉(zhuǎn)矩。

 

當(dāng)轉(zhuǎn)子加速到速度接近同步轉(zhuǎn)速的時(shí)候，轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速接近相等，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度稍大于轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)，它們相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)子牽入到同步運(yùn)行狀態(tài)。在同步運(yùn)行狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)不再產(chǎn)生電流。此時(shí)轉(zhuǎn)子上只有永磁體產(chǎn)生磁場(chǎng)，它與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

 

由此可知，永磁同步電動(dòng)機(jī)是靠轉(zhuǎn)子繞組的異步轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)的。啟動(dòng)完成后，轉(zhuǎn)子繞組不再起作用，由永磁體和定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

永磁同步電機(jī)工作原理詳解（圖文）

永磁同步電機(jī)中的永磁體供給的磁極磁場(chǎng)在電機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中固定不變的，這即是請(qǐng)求每個(gè)時(shí)間定子繞組發(fā)作的電樞磁場(chǎng)有必要與轉(zhuǎn)子的磁極磁場(chǎng)相對(duì)應(yīng)，即繞組的電流方向、導(dǎo)通與關(guān)斷受轉(zhuǎn)子方位的操控。因此，無(wú)刷直流電機(jī)有必要有轉(zhuǎn)子方位信號(hào)輸出給電機(jī)的操控電路，電機(jī)的操控電路依據(jù)轉(zhuǎn)子方位信號(hào)來(lái)操控相應(yīng)的功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，然后操控相應(yīng)繞組的電流方向、導(dǎo)通與關(guān)斷。定子繞組若按一定的通電次序進(jìn)行切換，就可以構(gòu)成一個(gè)與轉(zhuǎn)子方位對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使電機(jī)按請(qǐng)求的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。相對(duì)磁鋼的某一磁極而言，每個(gè)時(shí)間與它對(duì)應(yīng)的電樞磁場(chǎng)是固定的，即繞組的電流方向是固定的，這與有刷直流電機(jī)相似。

     永磁同步電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)原理圖，繞組為三相星形接法，120度均布，選用三相半橋驅(qū)動(dòng)方法，轉(zhuǎn)子為一對(duì)極。在圖示方位，磁鋼的磁極中心線與A相繞組對(duì)齊，此刻的操控電路依據(jù)轉(zhuǎn)子方位檢查信號(hào)，使S1開(kāi)關(guān)管觸發(fā)導(dǎo)通，B相繞組通電，在B相繞組磁場(chǎng)的效果下，轉(zhuǎn)子將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)120獨(dú)門，抵達(dá)虛線轉(zhuǎn)子所示的方位，磁鋼的磁極中心線與B相繞組對(duì)齊，此刻，操控電路依據(jù)轉(zhuǎn)子方位檢查信號(hào)，使S1開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，使S3開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，A相繞組通電，轉(zhuǎn)子在A相繞組磁場(chǎng)的效果下，轉(zhuǎn)子將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)120度，按上述通電次序循環(huán)導(dǎo)通，轉(zhuǎn)子就順時(shí)針旋轉(zhuǎn)下去。永磁同步電機(jī)收集轉(zhuǎn)子方位信號(hào)，前者，電機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)略，但電機(jī)起動(dòng)艱難;后者，電機(jī)構(gòu)造稍復(fù)雜，但起動(dòng)平穩(wěn)、可靠，現(xiàn)在大部分的永磁同步電機(jī)均選用后者。方位傳感器的品種許多，空調(diào)用的永磁同步電機(jī)通常選用霍爾元件作為方位傳感器。

    永磁同步電機(jī)的定子繞組多做成三相對(duì)稱星形接法，同三相異步永磁同步電機(jī)十分相似。永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢查永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在永磁同步電機(jī)內(nèi)裝有方位傳感器。驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功用是：承受永磁同步電機(jī)的發(fā)動(dòng)、中止、制動(dòng)信號(hào)，以操控永磁同步電機(jī)的發(fā)動(dòng)、中止和制動(dòng)；承受方位傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，用來(lái)操控逆變橋各功率管的通斷，發(fā)作接連轉(zhuǎn)矩；承受速度指令和速度反應(yīng)信號(hào)，用來(lái)操控和調(diào)整轉(zhuǎn)速；供給保護(hù)和顯現(xiàn)等等。 因?yàn)橛来磐诫姍C(jī)機(jī)是以自控式運(yùn)轉(zhuǎn)的，所以不會(huì)象變頻調(diào)速下重載發(fā)動(dòng)的同步電機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另加發(fā)動(dòng)繞組，也不會(huì)在負(fù)載突變時(shí)發(fā)作振動(dòng)和失步。

     霍耳信號(hào)傳遞給操控器，操控器通過(guò)電機(jī)相線（粗線，不是霍耳線）給電機(jī)線圈供電，電機(jī)旋轉(zhuǎn)，磁鋼與線圈（精確的說(shuō)是纏在定子上的線圈，本來(lái)霍耳通常安裝在定子上）發(fā)作轉(zhuǎn)動(dòng)，霍耳感應(yīng)出新的方位信號(hào)，操控器粗線又給電機(jī)線圈從頭改動(dòng)電流方向供電，電機(jī)持續(xù)旋轉(zhuǎn)（線圈和磁鋼的方位發(fā)作變化時(shí)，線圈有必要對(duì)應(yīng)的改動(dòng)電流方向，這么電機(jī)才干持續(xù)向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，否則電機(jī)就會(huì)在某一個(gè)方位擺布擺動(dòng)，而不是接連旋轉(zhuǎn)），這即是電子換相。

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