永磁电机概述分解
什么是永磁电机
什么是永磁电机一、什么是永磁电机？永磁电机采用永磁体生成电机的磁场，无需励磁线圈也无需励磁电流，效率高结构简单，是很好的节能电机，随着高性能永磁材料的问世和控制技术的迅速发展．永磁电机的应用将会变得更为广泛。
二、永磁电机的发展历史永磁电机的发展同永磁材料的发展密切相关。
我国是世界上最早发现永磁材料的磁特性并把它应用于实践的国家，两千多年前，我国利用永磁材料的磁特性制成了指南针，在航海、军事等领域发挥了巨大的作用，成为我国古代四大发明之一。
19世纪20年代出现的世界上第一台电机就是由永磁体产生励磁磁场的永磁电机。
但当时所用的永磁材料是天然磁铁矿石（Fe3O4），磁能密度很低，用它制成的电机体积庞大，不久被电励磁电机所取代。
随着各种电机迅速发展的需要和电流充磁器的发明，人们对永磁材料的机理、构成和制造技术进行了深入研究，相继发现了碳钢、钨钢（最大磁能积约2.7 kJ/m3）、钴钢（最大磁能积约7.2 kJ/m3）等多种永磁材料。
特别是20世纪30年代出现的铝镍钴永磁（最大磁能积可达85 kJ/m3）和50年代出现的铁氧体永磁（最大磁能积现可达40 kJ/m3），磁性能有了很大提高，各种微型和小型电机又纷纷使用永磁体励磁。
永磁电机的功率小至数毫瓦，大至几十千瓦，在军事、工农业生产和日常生活中得到广泛应用，产量急剧增加。
相应地，这段时期在永磁电机的设计理论、计算方法、充磁和制造技术等方面也都取得了突破性进展，形成了以永磁体工作图图解法为代表的一套分析研究方法。
但是，铝镍钴永磁的矫顽力偏低（36～160 kA/m），铁氧体永磁的剩磁密度不高（0.2～0.44 T），限制了它们在电机中的应用范围。
一直到20世纪60年代和80年代，稀土钴永磁和钕铁硼永磁（二者统称稀土永磁）相继问世，它们的高剩磁密度、高矫顽力、高磁能积和线性退磁曲线的优异磁性能特别适合于制造电机，从而使永磁电机的发展进入一个新的历史时期。
三、永磁电机的特点及应用与传统的电励磁电机相比，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，质量轻；损耗小，效率高；电机的形状和尺寸可以灵活多样等显着优点。
永磁电机概述范文
永磁电机概述范文永磁电机是一种利用永磁体作为励磁源的电机。
它由永磁体和电磁设备组成，通常用于驱动各种机械设备，如汽车、电梯、工业机械等。
永磁电机有许多优点，例如高效率、高轴承能力、高动态响应和高刚性。
其中，高效率是永磁电机最大的优势之一、由于永磁电机使用永磁体作为励磁源，无需消耗电力来产生磁场，因此相对于传统的电磁励磁电机来说，永磁电机的效率更高。
此外，永磁电机还具有较高的轴承能力，能承受更大的负载。
在一些需要高负载需求的应用中，永磁电机往往是首选。
永磁电机的另一个优点是其高动态响应能力。
永磁电机能够快速调整转矩和转速，对于一些需要快速响应的应用，如机床、印刷设备等，永磁电机更加适用。
此外，永磁电机由于具有较高的刚性，能够在高扭矩和高转矩要求下保持稳定运行，减少振动和噪音。
永磁电机根据永磁体的类型，可以分为硬磁永磁电机和软磁永磁电机。
硬磁永磁电机使用具有较高矫顽力的永磁体，如钕铁硼磁体，具有较高的矫顽力和磁能积，能够提供较高的磁场强度和磁能。
软磁永磁电机使用具有较低矫顽力的永磁体，如肖特基永磁体，能够提供较高的磁导率和磁导磁阻比，具有较低的磁阻，能够提供较大的磁场。
除了磁体的类型，永磁电机还可以根据永磁体的布置结构分为内磁式永磁电机和外磁式永磁电机。
内磁式永磁电机是指永磁体安装在转子上，电磁线圈安装在定子上。
这种结构使得永磁体更加紧凑，减小电机尺寸，提高功率密度。
外磁式永磁电机是指永磁体安装在定子上，电磁线圈安装在转子上。
这种结构使得永磁体更容易制作和安装，同时也便于维护。
永磁电机广泛应用于各个领域，如工业制造、交通运输、能源领域等。
在工业制造领域，永磁电机被广泛应用于机床、起重设备、风力发电机组等。
在交通运输领域，永磁电机被广泛应用于汽车、电动自行车等。
在能源领域，永磁电机被广泛应用于风力发电、太阳能发电等。
总之，永磁电机是一种利用永磁体作为励磁源的电机，具有高效率、高轴承能力、高动态响应和高刚性等优点。
永磁电机简介、分析和科学应用
永磁电机的介绍、分析与应用一、永磁电机的发展及应用永磁电机是由永磁体建立励磁磁场,从而实现机电能量转换的装置，它与电励磁同步电机一样以同步速旋转，亦称永磁同步电机。
永磁同步电机，特别是稀土永磁同步电机与电励磁同步电机相比,具有结构紧凑、体积小、重量轻等特点，且永磁电机的尺寸和结构形式灵活多样，可以拓扑出很多种结构形式.由于永磁电机取消了电励磁系统，从而提高了电机效率，使得电机结构简化,运行可靠。
永磁电机的发展是与永磁材料的发展密切相关的。
早在1821年法拉第发明世界上第一台电机模型，他就利用了天然永磁磁铁建立磁场,给放在磁场中的导线通以直流电,导线能够绕着永磁磁铁不停旋转,这可以说是永磁电机的雏形.1８３1年法拉第在发现电磁感应现象之后不久，利用电磁感应原理发明了世界上第一台真正意义上的电机－法拉第圆盘发电机，其结构是将紫铜圆盘放置在蹄形永磁体的磁场中，圆盘的边缘和圆心处各与一个电刷紧贴，用导线把电刷和电流表连接起来,当转动圆盘中心处固定的摇柄时,电流表的指针偏向一边，电路中产生了持续的电流.同年夏天，亨利对法拉第的电机模型进行了改进，制成了一个简单的永磁振荡电动机模型。
１８32年斯特金发明了换向器，并对亨利的振荡电动机进行了改进，制作了世界上第一台能产生连续运动的旋转电动机。
同年，法国人皮克希发明了一台永磁交流发电机.以上电机均是采用永久磁铁建立磁场的，由于当时永久磁铁是用磁性能很低的天然磁铁矿石做成的，造成电机体积庞大、性能较差。
１84５年英国的惠斯通用电磁铁代替永久磁铁,并于185７年发明了自励电励磁发电机，开创了电励磁方式的新纪元。
由于电励磁方式能在电机中产生足够强的磁场，使电机体积小、重量轻、性能优良,在随后的70多年内，电励磁电机理论和技术得到了迅猛发展，而永磁励磁方式在电机中的应用则较少.20世纪中期,随着铝镍钻和铁氧体永磁材料的出现以及性能的不断提高，各种微型永磁电机不断出现，在工农业生产、日常生活、军事工业中都得到了应用。
永磁电机的结构
永磁电机的结构永磁电机是一种利用永磁体产生磁场的电机。
它具有结构简单、体积小、功率密度高、效率高等优点，被广泛应用于各个领域，如工业、交通、家电等。
本文将从永磁电机的结构角度进行介绍。
一、永磁电机的基本结构永磁电机由永磁体、定子和转子等部分组成。
1.1 永磁体永磁体是永磁电机的核心部件，它能够产生稳定的磁场。
常见的永磁体材料有铁氧体、钕铁硼和钴磁铁等。
永磁体通常采用磁体块或磁体片组成，它们可以根据需要进行组合和安装。
1.2 定子定子是永磁电机的固定部分，通常由电磁线圈、铁芯和绝缘材料等组成。
电磁线圈是由导线绕成的线圈，它能够产生磁场。
铁芯则起到导磁作用，增强磁场的强度。
绝缘材料用于隔离电磁线圈和铁芯，防止短路和漏电等问题。
1.3 转子转子是永磁电机的旋转部分，它通常由铁芯和永磁体组成。
铁芯起到导磁作用，将磁场引导到永磁体上。
永磁体则产生磁场，与定子的磁场相互作用，从而产生电磁力，驱动转子旋转。
二、永磁电机的工作原理永磁电机的工作原理是利用磁场的相互作用产生电磁力，从而实现机械能转化为电能或电能转化为机械能。
2.1 电机的启动当电机通电时，定子中的电磁线圈产生磁场，与永磁体的磁场相互作用，形成电磁力。
这个电磁力将转子带动，使其开始旋转。
当转子旋转到一定速度后，电机进入正常工作状态。
2.2 电机的运转在电机运转过程中，电磁线圈的磁场会不断变化，与永磁体的磁场相互作用，产生电磁力。
这个电磁力将持续推动转子旋转，从而实现机械能的转化。
2.3 电机的控制为了实现对电机的控制，可以通过调节电流的大小和方向来改变电磁线圈产生的磁场。
通过控制电流的变化，可以实现电机的启动、停止、加速、减速等操作。
三、永磁电机的优势和应用领域永磁电机相比传统的电机具有许多优势，使得它在各个领域得到广泛应用。
3.1 结构简单永磁电机的结构相对简单，只需要永磁体、定子和转子等基本部件。
这使得永磁电机的制造成本较低，维护和维修也较为方便。
永磁电机介绍
根据所用永磁材料的不同，将永磁直流电动机的磁极结构分为以下4类：铝镍钴永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机、稀土永磁直流电动机、复合磁极永磁直流电动机1.1 铝镍钴永磁直流电动机的磁极结构铝镍钴永磁直流电动机的主要磁极结构如图1所示，其中（a）为两极结构，采用弧形永磁体，沿圆弧方向充磁，两块永磁体并联提供每极磁通，属于并联式磁路结构；（b）与（a）基本相同，不同之处是结构（b）的几何中性线位置开了凹槽，以削弱该位置的磁场，改善换向；（c）为多极结构，为便于永磁体的制造和充磁，采用矩形永磁体，圆周方向充磁；图（d）采用长棒形永磁体，沿径向充磁；图（e）采用圆筒形磁极，圆周方向充磁。
1--永磁体 2--电枢 3--机壳 4--极靴图1 铝钴镍永磁直流电动机的磁极结构1.2 铁氧体永磁直流电动机的磁极结构铁氧体永磁直流电动机的磁极结构如图2所示，其中（a）为瓦片形磁极结构，永磁体直接面对空气隙，电枢反应直接作用在永磁体上，且气隙磁密低，适合于对气隙磁密和电机体积要求不高的场合，设计不当会出现不可逆退磁；（b）在永磁体上安装软铁极靴，交轴电枢反应沿极靴方向闭合，对永磁体影响小，此外极靴还有聚磁作用，可以产生较高的气隙磁密，有利于减小电机体积和重量；（c）为整体圆筒形磁极，可以充为一对极或多对极，结构简单，加工和装配方便，便于大量生产，但极间的部分永磁材料作用很小，材料利用率低，但圆筒形永磁体较难制成各向异性，磁性能较差；（d）为方形结构采用矩形永磁体和聚磁极靴，与（b）相同。
1--永磁体 2--电枢 3--机壳 4--极靴图2 铁氧体永磁直流电动机的磁极结构1.3 稀土永磁直流电动机的磁极结构稀土永磁的特点是矫顽力高、剩磁密度高，在磁极结构上可以做成磁极面积和磁化长度均很小的结构形状，通常做成瓦片形，如图3（a）所示。
在对体积重量要求很高的场合，可采用如（b）所示聚磁结构。
1--永磁体 2--电枢 3--机壳 4--极靴图3 永磁直流电动机的磁极结构1.4 永磁直流电动机的复合磁极结构在直流电动机中，电枢反应磁动势对前半极增磁，对后半极去磁。
永磁同步电机详细讲解
永磁同步电机详细讲解永磁同步电机是一种广泛应用于工业和家用电器的电机类型。
它具有高效率、高功率密度和高控制性能等优点，因此被广泛应用于各个领域。
本文将详细介绍永磁同步电机的工作原理、特点以及应用。
一、工作原理永磁同步电机是一种通过电磁感应原理进行能量转换的电机。
它由定子和转子两部分组成。
定子上有三个相位的绕组，通过交流电源供电，产生旋转磁场。
转子上带有永磁体，它在旋转磁场的作用下，受到电磁力的作用而旋转。
通过控制定子绕组的电流，可以实现对电机的转速和转矩的精确控制。
二、特点1. 高效率：永磁同步电机由于没有励磁损耗，能够更有效地将电能转化为机械能。
相比于传统的感应电机，其效率更高。
2. 高功率密度：永磁同步电机相比其他电机类型，具有更高的功率密度，可以在相同空间内提供更大的功率输出。
3. 高控制性能：永磁同步电机具有良好的转速和转矩控制性能，可以实现快速、准确的响应，适用于对动态性能要求较高的应用场景。
三、应用永磁同步电机在各个领域都有广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：1. 工业领域：永磁同步电机广泛应用于机床、风力发电、压缩机、泵等设备中，以提供高效、稳定的动力输出。
2. 交通运输：永磁同步电机在电动汽车、混合动力汽车以及电动自行车等交通工具中得到了广泛应用。
其高效率和高控制性能使得电动交通工具具有更好的续航里程和更好的动力性能。
3. 家电领域：永磁同步电机在家用电器中的应用也越来越广泛。
例如，空调、洗衣机、电冰箱等家电产品中常常采用永磁同步电机作为驱动器，以提供更高的效率和更好的性能。
永磁同步电机作为一种高效率、高功率密度和高控制性能的电机类型，具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和发展，永磁同步电机将在各个领域继续发挥重要的作用，并为人们的生活带来更多便利和舒适。
永磁直流电机的主要结构
永磁直流电机的主要结构永磁直流电机是一种将直流电能转化为机械能的电机。
它由永磁体、定子、转子和集电刷等主要部分组成。
下面将详细介绍永磁直流电机的主要结构。
1.永磁体：永磁直流电机的永磁体是位于转子上的一种强磁体，用于产生磁场。
永磁体通常由稀土磁铁、陶瓷磁体等材料制成，并具有高磁导、高稳定性和高磁能积等特点。
它的磁场对转子上的导体产生力，从而使电机产生转矩。
2.定子：定子是永磁直流电机的静止部分，通常由一组定子绕组和定子铁芯组成。
定子绕组由导线绕制而成，绕制在定子铁芯的凹槽内。
当通过定子绕组通以电流时，会在绕组上产生磁场，与永磁体的磁场相互作用，从而产生转矩。
3.转子：转子是永磁直流电机的旋转部分，通常由转子铁芯和绕组组成。
转子铁芯通常由硅钢片叠压而成，以降低磁阻。
绕组由导线绕制而成，绕制在转子铁芯的凹槽内。
转子绕组与电刷连接，在电刷的导电下与定子绕组之间传递电流，从而产生电磁力矩，使转子转动。
4.集电刷：集电刷是转子与外部电源之间的连接部分，通常由碳刷和刷架组成。
碳刷通过弹簧等装置与刷架紧密接触，并负责将电能传输到转子绕组。
在运转中，由于摩擦和电刷磨损，碳刷需要定期更换。
除了以上主要结构之外，永磁直流电机还包括轴承、端盖等次要部分。
轴承用于支撑和定位转子轴，保证转子的旋转平稳。
端盖位于电机的两端，用于封闭电机内部，保护电机的运转。
另外，电机还包括散热器、轴封等附件，用于散热和保护电机。
在永磁直流电机的结构中，永磁体起着产生磁场的关键作用，而定子和转子通过相互作用产生转矩，实现电能到机械能的转换。
集电刷则起到电流传输的功能，保证电机正常运转。
各部分协作配合，完成电机的工作。
总之，永磁直流电机的主要结构包括永磁体、定子、转子和集电刷等部分，每个部分都起着重要的作用。
这些部分的协同工作使电机能够有效地将直流电能转化为机械能，广泛应用于各个领域。
永磁同步电机详细讲解
永磁同步电机详细讲解永磁同步电机是一种使用永磁体作为励磁源的同步电机。
相比传统的感应电机，永磁同步电机具有更高的效率和更好的动态响应特性。
本文将详细介绍永磁同步电机的工作原理、结构特点及应用领域。
一、工作原理永磁同步电机的工作原理基于磁场的相互作用，在电机内部的定子和转子之间形成电磁耦合。
定子上的三相绕组通电时产生旋转磁场，而转子上的永磁体则产生恒定的磁场。
由于磁场的相互作用，转子会受到定子磁场的作用力，从而实现转动。
二、结构特点永磁同步电机的结构相对简单，主要包括定子、转子和永磁体。
定子是电机的固定部分，通常由铜线绕成的线圈组成。
转子则是电机的旋转部分，通常由永磁体和铁芯构成。
永磁体通常采用稀土永磁材料，具有较高的磁能密度和磁能积。
三、应用领域永磁同步电机在工业和交通领域有广泛的应用。
在工业领域，它常被用于驱动压缩机、泵和风机等设备，因为它具有高效率和良好的负载适应性。
在交通领域，永磁同步电机被广泛应用于电动汽车和混合动力汽车中，以实现高效率和低排放。
在电动汽车中，永磁同步电机可以提供高效的动力输出，使汽车具有更长的续航里程和更好的加速性能。
同时，由于永磁同步电机没有电刷和换向器等易损件，可靠性也较高。
在混合动力汽车中，永磁同步电机可以与发动机协同工作，实现能量的高效转换和回收。
永磁同步电机还被应用于风力发电和太阳能发电等可再生能源领域。
它可以将风能或太阳能转化为电能，并提供给电网使用。
永磁同步电机具有高效率、良好的动态响应特性和可靠性高的特点，因而在工业和交通领域得到了广泛应用。
随着科技的不断进步，永磁同步电机的性能还将进一步提升，为人们的生活和工作带来更多便利。
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加的反向磁场强度与磁体的磁化强度相互抵消，此时若撤销外磁场，
磁体仍具有一定的磁性。 Hcj：若外加反向磁场>Hcj，磁铁的磁性将会基本消除。Hcj是衡量
磁体抗退磁能力的一个非常重要的一个物理量，是表征永磁材料抵抗
外部反向磁场以保持其原始磁化状态的一个主要指标。 在图2-3的坐标下，永磁材料中的磁场满足： B=0H+0M 0-真空磁导率，M-单位体积内磁矩的矢量和，称为磁化 强度。其中0M称为内禀磁化强度，用Bi表示， Bi=0M=B+0H ,Bi=f(H)称为内禀退磁曲线。
距d轴约100~120电角的角度，这意味着当电流在q轴上时，若出 现一个瞬时过载，将会有一个额外的转矩将电机拉回正确的触发 角，防止磁极滑动。
⑵凸极同时还提供了一个额外的磁阻转矩。
串联充 磁
并联充 磁
图3（a）
两种类型转子的稳态向量图见图3（a）
v vd jvq je pm jX d id X q iq Ris
AC or DC Control?
• 无刷永磁电机分为两种类型：AC、DC 两种类型永磁电机的设计有着不同的要求，与其反电动 势波形及转子位置检测有关 AC：相电流是正弦的，逆变器每个桥臂是180导通， 使用位置编码器，脉宽调制 DC：电流波形是梯形的，120导通，用三个霍尔探测 器检测开关位置。 因此 • 交流（AC）电机需要由永磁转子产生正弦的反电动 势 直流电机（DC）需要梯形的反电动势波形
对于永磁材料磁滞回线的第二象限部分可用于描述其特性，称为退磁曲线。
Br--H=0时的剩余磁感应强度, Hc--B=0时的磁感应矫顽力 Hcj--Bi=0时的Hcj内秉矫顽力
内秉矫顽力Hcj和Hc的区别：
Hc是处于技术饱和磁化后的磁体被反向充磁时，使磁感应强度B降为0 所需的反向磁场强度的值，但此时磁体的磁化强度并不为0，只是所
稀土永磁讨论小结
1.PC不需要这么高，需要的材料较少，同样PC可 用于确定磁铁厚度 2. 它具有高能量，磁化较困难 3. 需预激磁 4. 在温度压力下可能会退磁
现代电机设计技术通常用详细的分析算法及电磁有 限元算法来分析
如图16为 8极永磁电机，该电机运行在很高的超前 相位下，使有宽范围的弱磁（1500~6000r/min） 并有固有的磁阻转矩
，
B H
当永磁体处于外加磁场时，工作点为A，当去掉外加磁场时，工作 点不是沿着退磁曲线变化，而是到了一个新位置A’如果循环的改变 外磁场，得到一个局部磁滞回线，由于其非常狭窄，故可用一条直 线代替，称为回复线其斜率称为回复磁导率。 磁能积-Bd*Hd， Bd*Hd越大，磁体蕴 含的磁能量越大。
磁铁不能工作在非线性区域，如图9，要有足够的 设计裕度使磁铁在过载条件下也不会失磁。运行 点可以通过计算磁导系数（PC）和电负载效应来 获得，对铁氧体永磁电机PC至少要8，对稀土永磁， 可以低些。
Winding Arrangement
AC绕组的设计是为了获得正弦的开路反电势波ndings: 分数槽带绕组常用于AC电机中，斜一个定子槽
分数槽带绕组常用于AC电机中，斜一个定子槽 斜槽、分数槽：减少齿谐波转矩 分数槽的好处： • 平均每对极下的槽数大为减少以较少数目的大槽代替数目较 多的小槽可减少槽绝缘占据的空间，有利于槽满率的提高 • 增加绕组的短（长）距和分布效应，改善反电动势波形的正 弦性 • 分数槽绕组电机有可能设计为线圈节距y=1（集中绕组）可 以缩短线圈周长和绕a组端部伸出长度，减少用铜量，各个线 圈端部没有重叠，不必设相间绝缘。 • 分数槽集中绕组有利于用绕线机进行机械绕线提高工效 • 槽满率的提高，使线圈周长缩短，铜耗随之减低进而提高效 率和减低温升 • 减低齿槽转矩和转矩波动
如图是一个18槽8极内置式永磁电机，其一相的 绕组见图a），转子安排见图b），这是一个分数 槽电机，使反电势波形非常接近正弦。使转矩平 滑
a）三相正弦绕组中一相的分布
q Z 18 3 0.75 2m p 8 * 3 4
b） IPM电机的一半横截面
4 360 80 18
效率图
可由此找出 最大效率点 作为运行点
峰值电流发生在基速1500r/min
这是在某个运行点 下，电流密度在 190.9A时为 20A/mm2，如果电 流保持在q轴上，磁 密很高
最高磁密 在齿上
1500r/min负载电流为190.9A时电流相位与转矩的关系
6000r/min，负载电流为35.4A时
可以看出转矩峰值在超前30~50之间
磁极表面的槽用于控制Xq的大小，它还可以控 制交叉饱和，使电机运行更易于控制，更稳定。
Pole-Number Selection
DC电机趋向于选择低极数，（2,4,6等）ac电机趋 向于选择高极数（8,12,16等）高的极数使分数槽 绕组成为可能，极对数还是电机转速的函数。 下列几点是要注意的： 1）电机磁通在高频率下是不能改变的，否则将造成铁 耗过高。在更高转速下可以用弱磁方法以限制铁耗 2）磁通频率=转子旋转频率极对数 3）对一般的叠片铁心，不能超出150~200Hz。 4）两极永磁电机的制造较为困难，绕组端部长，导致 损耗的增加，同时定子铁心轭部宽，导致电机直径增加。
典型的不同磁铁在25°C时的剩磁Br和回复磁导率REC 见表Ⅲ
Alnico- 铝镍钴合金，Ferrite-铁氧体， Sintered samarium cobalt-烧结的钐钴， Sintered Neodymium iron boron-烧结的钕铁硼
回复磁导率REC
REC tan
P e i e i e i EI Te e A A B B C C 1.5
E、I一相反电动 势和电流的幅值
在一相绕组正向导通120°范围内， 输入线电流I为恒值其一相反电动 势为恒值转子角速度为时一相绕 组产生的电磁转矩Tep，总电磁转 矩T为
EI Tep
3 (2 120 ) EI T 360
1. 铁氧体磁铁需要良好的磁路和低的磁阻， 否则，负载线将不能足够陡，导致运行 点落在非线性区域 2. 当x轴线由0定标负载线的斜率等于负的 PC， 3.PC=（磁铁厚度×气隙面积)/(气隙长度 ×磁铁面积）。PC值可被用于设定磁铁 厚度 4. 对表面磁铁 气隙面积磁铁面积 5. 磁铁厚度需设计得适当大于气隙长度 6. 所需磁铁材料较多
Choice of Rotors
转子的两种最基本的拓扑 • 有一点突出的表面磁铁，常用于DC电动机中 • 嵌入式磁铁，有显著的凸极，主要用于AC电机
图2 表面和内置的永磁四极电机 红、蓝色是相反极化的磁铁，灰色是叠片式铁心 a）非凸极的表面磁铁转子 b）凸极内置式磁铁 转子（IPM）
对表面磁铁非凸极转子，Xd=Xq，如图2（a） 对凸极转子，⑴Xq > Xd，其优点是峰值转矩从q轴移一个
DC运行特性
1）对应梯形反电势的全距和集中绕组
2）高的功率密度 3）霍尔效应管用于检测正确的电流开关位置（低损 耗） 4）适于电力驱动
AC运行特性
1) 对应正弦反电动势和平滑运行的分布的分 数槽绕组 2) 更好的控制及延伸的弱磁 3) 轴上的旋转编码器用以控制电流（高成本） 4) 适于伺服驱动及驱动需要高质量的弱磁能 力
极距=12/4=3
梯形120 导通三相 电流
短距绕组 中的三相 反电势 短距绕组的 电磁转矩
A 相 120˚ 导 通
B相120˚导通 A 相 120˚ 导 通
整距绕组中 的反电势
整距绕组的 电磁转矩
Magnet Selection and PC
磁铁的类型对电机的性能和成本影响很大
内禀退磁 曲线
三条斜线对 应三条空载 磁路磁阻
磁导系数PC-又称退磁系数。在退磁曲线上磁感应 强度Bd与磁场强度Hd的比值，即PC=Bd/Hd，PC 越大，磁体工作点越高，越不容易被退磁。
PC可以通过减少气隙、是磁通路径缩短及宽 的齿和轭来改善，低磁密也可以改善PC
磁铁材料的温度特性也要考虑进去
永久 失磁
铁氧体永磁体设计小结
c）三相受控的正弦电流在转子q轴上 d）三相反电势 e）电磁转矩
DC Winding: DC绕组的结构是要获得一个梯形反电势波形，与 梯形的电流波形（120导通）相互作用产生一个平 滑的转矩。 这需要一个整距集中绕组。 图6 显示一个12槽4极对称三相绕组中的一相的分 布 a）2/3短距 b）集中整距
电动机惯例
对应非凸极电机，则Xd=Xq，图3b）为对应非凸极 电机的等效电路。
图3（c）对应凸极电机，稳态等效电路分为d、q两个 电路。 在低饱和的情况下，Xd和Xq是相互独立的，分别对 应d轴和q轴的磁阻 在高度饱和的情况下，d轴和q轴分量是交叉耦合的。 所以 Xd = f(Id,Iq) ， Xq = f(Id,Iq).
永磁电机概述
INITIAL ELECTROMAGNETIC DESIGN CHOICES
• A. Radial or Axial Flux? • B. Ratings, Motor Classes, and TRV （torque-per-unit-rotor Volume） • C. AC or DC Control? • D. Choice of Rotors • E. Pole-Number Selection • F. Noise, Vibration, Cogging Torque, and Torque Ripple • G. Winding Arrangement • H. Magnet Selection and PC （permeance coefficient） • I. Steel Selection and Iron Loss • J. Insulation Systems, Slot Fill, and Mechanical Aspects of Rotor Structure