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永磁同步电机力矩控制:IPMSM与SPMSM

电源技术 | 发布时间:2018-09-25 | 人气: | #评论# | 本文关键字:永磁电机,同步发电机,IPMSM,SPMSM,力矩
摘要:在谈到永磁同步电机的时候,经常会讲到两个概念:凸极电机与隐极电机。有一些朴素的观点是这么说:“转子几何形状是凸出来的就是凸极电机,转子形状切面是个正圆形的就是隐极电机;

在谈到永磁同步电机的时候,经常会讲到两个概念:凸极电机与隐极电机。有一些朴素的观点是这么说:“转子几何形状是凸出来的就是凸极电机,转子形状切面是个正圆形的就是隐极电机;永磁材料隐藏在转子内部的就是隐极电机,永磁材料凸出来在转子外面的就是凸极电机”,真的是这样的吗?

恰恰相反,这个所谓的隐与凸指的是电机交轴电感Lq与直轴电感Ld的大小关系,二者相等则为隐极,二者不等则为凸极。至于为甚这么叫,其渊源如何,笔者查了许久英文文献,未得其解,只能作罢,如有朋友知悉,还望不吝赐教,万分感谢。

既然这个隐与凸是与电感相关,那么第二个问题来了:

电感的定义见下,是闭合线圈回路的一种特性,指的是定子线圈,与转子上的磁极排列方式毛关系啊?都是几块磁铁放在那,怎么就能影响定子线圈的电感呢?

额,它们还真有点关系,而且远远大于五毛钱的。至于为何,就听笔者一一道来。

上面公式对电感的定义中,之所以能够产生感应电动势,是因为电生了磁,变化的磁场反作用到线圈再产生感应电动势。而线圈周围的磁场强度则与线圈周围空间材料的磁导率相关。

右手螺旋定则

这个概念理清楚以后,我们在来看另外一个概念,就是磁导率,磁导率反应的是一个材料的导磁性能,通过下表可见,其实大量使用的稀土永磁材料,虽然有很大的磁能积和矫顽力,其磁导率与空气比较接近而不是与铁磁材料接近。

类比电场:稀土永磁材料就像一个内阻很大的电源(恒流源);铁磁材料就像导电性能良好的导线(铜)。

有了以上两点,再来看图一就不难理解了,左边那张图是表贴式的永磁同步电机,因为永磁体的磁导率跟空气基本一样,那么无论在直轴还是在交轴,其磁路闭合路径上的磁导都是一样的,Ld=Lq,所以是一个隐极电机。而右边那张图,在d轴方向,永磁体占掉了铁芯的空间,铁材料的含量比Q轴要少,从而Ld<Lq,是一个凸极电机。

从永磁同步电机的电磁转矩方程:

在弱磁转速以前:

  • 隐极式(表贴式)永磁同步电机,适合采取Ld=0的控制方式


责任编辑:永磁同步电机力矩
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