同步电机之调速永磁同步电动机和无刷直流电动机

随着电力电子技术的迅猛发展和器件价格的不断降低，人们越来越多地用变频电源和交流电动机组成交流调速系统来替代直流电动机调速系统。在交流电动机中，永磁同步电动机的转速在稳定运行时与电源频率保持恒定的关系，这一固有特性使得它可直接用于开环的变频调速系统，尤其适用于由同一变频电源供电的多台电机要求准确同步的传动系统中，这可以简化控制系统，还可以实现无刷运行，而且较高的效率和功率因数可以减小价格昂贵的配套变额电源的容量．因而在各种调速系统中的应用越来越广泛。这类电机通常由变频器频率的逐步升高来起动，在转子上可以不设置起动绕组。德国制成6相变频电源供电的1095kw 、230r / min稀土水磁同步电动机（见图13 )，用于舰船的推进。与过去使用的直流电动机相比，体积减少60％左右，急损耗降低20％左右，而且省去了电刷和换向器，维护方便。变频器供电的永磁同步电动机加上转子位置闭环控制系统构成自同步永磁电动机，既具有电励磁直流电动机的优异调速性能，又实现了无刷化，这在要求高控制精度和高可靠性的场合，如航空、航天、数控机床、加工中心、机器人、电动汽车、计算机外围设备和家用电器等方面都获得了广泛应用。          其中反电动势波形和供电电流波形都是矩形波的电动机，通常又称为无刷

直流电动机；反电动势波形和供电电流波形都是正弦波的电动机，称为正弦波永磁同步电动机，简称永磁同步电动机。美国制成驱动航天飞机升降副翼用的12 . 6kw 、 g000r / min稀土永磁无刷直流电动机，效率为95洲，仅重765kg 。法国开发的lookw无刷直流电动机，在线圈端侧装入逆变器，总重只有28kg．我国也已批量生产数控机床用的稀土永磁无刷直流电动机，调速比高达1 :10000 。

    电动汽车是当前汽车发展的新方向，一些发达国家每年均投入大量经费用于研制和开发，其中电机和传动系统是电动汽车的心脏，稀土永磁电机以其体积小、效率高、比能优异而成为各国研制新一代电动汽车的首选方案。图14为电动汽车用装入车轮轮箍直接驱动的外转子稀土永磁同步电动机的结构示意图。

    随着人民生活水平的不断提高，对家用电器的要求越来越高。例如家用空调器，既是耗电大件，又是噪声的主要来源，其发展趋势是使用能无级调速的永磁无刷直流电动机。它既能根据室温的变化，自动调整到适宜的转速下长时间运转，减少了噪声和振动，使人的感觉更为舒适，还比不调速的空调器节电1 / 3 。其他如电冰箱、洗衣机、除尘器、风扇等也在逐步改用无刷直流电动机。

2.永磁直流电动机

直流电动机采用永磁励磁后，既保留了电励磁直流电动机良好的调速特性和机械特性，还因省去了励磁绕组和励磁损耗而具有结构工艺简单、体积小、用铜量少、效率高等特点。图1一5为永磁直流电动机的结构示意图。功率在300W以内时，永磁直流电动机的效率比同规格电励磁直流电动机的高10％一20 %．而且，电机功率越小，励磁结构占总体积的比例和励磁损耗占总损耗比例都越大，永磁直流电动机的优点尤为突出。采用铁氧体永磁时总成本一般比电励磁电机低。因而从家用电器、便携式电子设备、电动工具到要求有良好动态性能的精密速度和位置传动系统（如计算机外围设备、录像机等）都大量应用永磁直流电动机。据资料报导，500W以下的型直流电动机中，永磁电机占92 %，而low以下的永磁电机占99炜

我国已开发出功率为。 55一220kw 、电压为160V和40Ov的钦铁硼永磁直流电动机系列，与同规格的电励磁直流电动机相比，效率可提高6 %，还可节约铜材3 。％? 40％、硅钢片10％一20％。汽车工业是永磁电机的最大用户。汽车用电机的要求是质量轻、效率高、控制性能好、可靠性高，水磁直流电动机正好能满足这些要求，有的价格也最便宜。电机是汽车的关键部件，可以说，离开了电机就谈不上汽车的现代化。一辆超豪华轿车上，各种不同用途的电机达70余台，其中绝大多数是低压永磁直流微电机。我国已有多家企业批量生产铁氧体永磁和钱铁硼永磁的汽车、摩托车用起动机电动机。采用铰铁硼永磁并采用减速行星齿轮后，可使起动机电动机的质量减轻一半。