交流永磁伺服电机

一.产生背景
二.市场需求及现状 三.具体介绍 四.典型案例 五.应用场合 六.发展方向 制作人：陆春雨 水凤祥
永磁同步交流伺服电动机
一.产生背景 在经济发展和科技进步的同时,人类也面临日益严 峻的能源问题.在这种时代背景下,永磁电机以其性能 优越,高效节能的显著优点,从而成为电机研究的焦点. 永磁电机,特别是稀土永磁电机,具有结构简单,运行可 靠,体积小 ,重量轻,损耗小,效率高.电机的形状和尺寸 灵活多样等众多优点.
具体介绍
1.结构 定子由三相绕组以及铁芯构成，电枢绕组常以Y型连
接，采用短距分布绕组； 转子采用永磁体代替电励磁。转子由永久磁钢按一定 对数组成，电机转速为n=60f／p，f为电流频率，P为极对 数。
转子磁铁
定子绕组
霍尔传感器
2.工作原理
为了简化和求解数学模型方程，运用坐标变换理论,通 过对同步电动机定子三相静止坐标轴系的基本方程进 行线性变换，实现电机数学模型的解耦 。
（4）他控式同步电机有失步和震荡的可
能性。
四.永磁同步交流电机在喷绘机中的应用
图1������
喷绘机交流伺服驱动系统
测试方法是先设定电机空载转速为3 000 r/m in, 然后从0 负载慢慢增加 到额定转矩0������ 64 Nm。测试数据表明, 在加载过程中, 电机转速稳定在 ( 3000 ! 1) r/m in, 稳速精度比较理想。另外, 曲线表明, 伺服系统在额定点的 总效率为72% 左右。排除驱动器的损耗后, 则电机本身的效率达75%, 特别是 电机在很宽的负载力矩范围内( 0������ 3 TN ~ 1������ 5 TN )都能保持较高的效 率,这是传统直流伺服电机所难以达到的。
2)不计电动机中的涡流和磁滞损耗； 3)转子无阻尼绕组。 永磁同步电动机在三相定子参考坐标系中的数学 模型可以表达如下：
d s 定子电压： us Rs is dt j 定子磁链： s Lsis f e
r
电磁转矩： T 3 n i e p s s
2
3.优缺点
a. 优点
二.市场需求及现状
从市场需求看,中国仅机电行业就有大量的机床需 采用系列宽调速电机进行改造.以大幅度提高加工精度 和效率,其他工业自动化则需求更高.目前国内的永磁同 步 电机年总产量远远不能满足市场要求.此外,国外市 场的需求量也在以每年20%的速度增加.因此,高精度, 高性能的永磁同步电机具有重要的理论意义和应用价 值.
（1）功率密度大； （2）功率因数高（气隙磁场主要或全部由转 子磁场提供）； （3）效率高（不需要励磁，绕组损耗小）； （4）结构紧凑、体积小、重量轻，维护简 单； （5）内埋式交直轴电抗不同，产生结构转 矩，弱磁性能好，表面贴装式弱磁性 能较差。
b.缺点
（1）价格较高； （2）弱磁能力低； （3）起动困难，高速制动时电势高，给 逆变器带来一定的风险；
B us
q
isq
s
d
us is
f
：定子电压 ：定子电流
is

isd
C 0
r

A
s f r
：定子磁链矢量
：转子磁链矢量 ：转子wk.baidu.com位置 ：电机转矩角
A.B.C d.p
：定子三相静止坐标系 、 、 ：定子两相静止坐标系 ：转子两相坐标系
继续工作原理
假设： 1)忽略电动机铁心的饱和；
1)设计出低谐波磁场、低谐波绕组、低损耗和低噪声 的永磁同步伺服电动机。 2)无传感器永磁同步电动机伺服系统。 3)全数字化永磁同步电动机伺服系统。 4)高动态性能变频调速的控制策略。
五.应用场合
适用于各类控制机械
六.发展前景
永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM)， 其绕组中流过芷弦交流电流。相对于PMSM，BLDCM具有控制简单、成本低、 检测装置简单等优点，但源于其原理上存在的固有缺陷，使其存在转矩脉动 较大、铁心附加损耗大的缺点，从而限制了由其构成的BLDCM伺服系统在高 精度、高性能要求的伺服驱动场合的应用。而PMSM具有L：匕BLDCM及其 它交流伺服电动机更优越的性能，尤其是在低速或直接驱动场合，随着永磁 材料及控制技术的飞速发展，使得PMSM性价比得到了进一步的提高‘31。 高性能交流伺服系统大多采用永磁同步电动机，研究和发展高性能的PMSM 伺服系统己成为国内外广大同仁的共识。