永磁电机 泉州YXTX系三相稀土永磁同步电动机

永磁同步电机之关于小功率永磁电机的发展前景
在小功率电机及微型控制电机中，永磁电机占有相当大的比例，对于这些电机的前景，现根据永磁材料的类别将永磁电机分为三类加以叙述。
1．铝镍钻永磁电机
铝镍钻永磁电机是一种兴起较早的永磁电机，铝镍钻永磁体具有较高剩余磁感应强度、温度系数小、居里温度高、热稳定性强、抗氧化能力和抗腐蚀能力及加工性均好，所以自20世纪30年代诞生以来，在军事工程所用精密电机中一直占有重要地位，例如在永磁同步电动机、直流伺服电动机、直流力矩电动机、直流测速发电机、低速同步电动机、永磁感应式步进电动机等。铝镍钻材料虽然有很多优点，但是也存在一系列缺点，如矫顽力低，退磁曲线呈非线性，抗退磁能力差，进行稳定性处理时必须选去磁情况来处理。铝镍钻永磁材料的另一个很重要的缺点就是需要钻这种重要战略物资。所有这些缺点都限制了这种材料的扩大使用，因而目前除非必须使用，很少有人去开发研究采用这种材料的永磁电机。
2．铁氧体永磁电机
由于铁氧体永磁材料磁性能相对比较低，价格也相应便宜，故目前这种材料主要用于玩具、家用电器、汽车电器、设备、录像机、录音机、办公设备、通用仪表等永磁直流电动机。之所以这些电器上采用铁氧体是因为以下情况：
l）这些器具量大面广，据统计，这种电机在小功率电动机中占70％以上；
2）由于这些场合需要的动力输出一般都较小且短时输出，因而所需材料较少；
3）主要的原因还是这种材料价格便宜，具有很大的竞争力。近年来，不少单位也进行了用铰铁硼代替铁氧体的实验研究，但是其综合效果并不太好。作者曾采用这两种材料用于小功率永磁直流电机的研究，结果发现，在输出功率及性能相近情况下，采用钦铁硼永磁材料时，材料虽有一定的节约，但在小功率永磁直流电机磁较制造上带来困难，且由于钦铁硼永磁材料目前存在的一些问题，实际上节省的永磁材料也很有限，所以在这些经济型电机上加强对铁氧体永磁材料磁性能的提高和机械加工性能的研究仍然是一个方向。
目前不论是国内或国际市场，铁氧体永磁电机均占一定份额，据统计铁氧体永磁电机在家用电器中占85 %，在计算机外部设备中占80 %，在汽车电器中占95 %，可见铁氧体永磁电机应用范围相当广泛。随着人们生活水平的提高，这种电机的应用将会更加普及。

无功功率的调节：
发电机与系统并联运行时，可以认为是与无限大容量电源的母线运行，要改变发电机励磁电流，感应电势和定子电流也跟着变化，此时发电机的无功电流也跟着变化。当发电机与无限大容量系统并联运行时，为了改变发电机的无功功率，必须调节发电机的励磁电流。此时改变的发电机励磁电流并不是通常所说的“调压”，而是只是改变了送入系统的无功功率。
3、无功负荷的分配：
并联运行的发电机根据各自的额定容量，按比例进行无功电流的分配。大容量发电机应负担较多无功负荷，而容量较小的则负提供较少的无功负荷。为了实现无功负荷能自动分配，可以通过自动高压调节的励磁装置，改变发电机励磁电流维持其端电压不变，还可对发电机电压调节特性的倾斜度进行调整，以实现并联运行发电机无功负荷的合理分配。

矢量控制
高性能的交流调速系统需要现代控制理论的支持，对于交流电动机，目前使用广泛的当属矢量控制方案。自1971年德国西门子公司F．Blaschke提出矢量控制原理，该控制方案就倍受青睐。因此，对其进行深入研究。
矢量控制的基本思想是：在普通的三相交流电动机上模拟直流电机转矩的控制规律，磁场定向坐标通过矢量变换，将三相交流电动机的定子电流分解成励磁电流分量和转矩电流分量，并使这两个分量相互垂直，彼此立，然后分别调节，以获得像直流电动机一样良好的动态特性。因此矢量控制的关键在于对定子电流幅值和空间位置(频率和相位)的控制。矢量控制的目的是改善转矩控制性能，终的实施是对id，iq的控制。由于定子侧的物理量都是交流量，其空间矢量在空间以同步转速旋转，因此调节、控制和计算都不方便。需借助复杂的坐标变换进行矢量控制，而且对电动机参数的依赖性很大，难以保证完全解耦，使控制效果大打折扣。
3．3 直接转矩控制
矢量控制方案是一种有效的交流伺服电动机控制方案。但因其需要复杂的矢量旋转变换，而且电动机的机械常数低于电磁常数，所以不能迅速地响应矢量控制中的转矩。针对矢量控制的这一缺点，德国学者Depenbrock于上世纪80年代提出了一种具有快速转矩响应特性的控制方案，即直接转矩控制(DTC)。该控制方案摒弃了矢量控制中解耦的控制思想及电流反馈环节，采取定子磁链定向的方法，利用离散的两点式控制直接对电动机的定子磁链和转矩进行调节，具有结构简单，转矩响应快等优点。DTC早用于感应电动机，1997年L Zhong等人对DTC算法进行改造，将其用于永磁同步电动机控制，目前已有相关的仿真和实验研究。
DTC方法实现磁链和转矩的双闭环控制。在得到电动机的磁链和转矩值后，即可对永磁同步电动机进行DTC。图2给出永磁同步电机的DTC方案结构框图。它由永磁同步电动机、逆变器、转矩估算、磁链估算及电压矢量切换开关表等环节组成，其中ud，uq，id，iq为静止(d，q)坐标系下电压、电流分量。
虽然，对DTC的研究已取得了很大的进展，但在理论和实践上还不够成熟，例如：低速性能、带负载能力等，而且它对实时性要求高，计算量大。
3．4 解耦控制
永磁同步电动机数学模型经坐标变换后，id，id之间仍存在耦合，不能实现对id和iq的立调节。若想使永磁同步电动机获得良好的动、静态性能，就必须解决id，iq的解耦问题。若能控制id恒为0，则可简化永磁同步电动机的状态方程式为：
此时，id与iq无耦合关系，Te=npψfiq，立调节iq可实现转矩的线性化。实现id恒为0的解耦控制，可采用电压型解耦和电流型解耦。前者是一种完全解耦控制方案，可用于对id，iq的完全解耦，但实现较为复杂；后者是一种近似解耦控制方案，控制原理是：适当选取id环电流调节器的参数，使其具有相当的增益，并始终使控制器的参考输入指令id*=O，可得到id≈id*=0，iq≈iq*o，这样就获得了永磁同步电动机的近似解耦。图3给出基于矢量控制和id*=O解耦控制的永磁同步电动机
调速系统框图。
虽然电流型解耦控制方案不能完全解耦，但仍是一种行之有效的控制方法，只要采取较好的处理方式，也能得到高精度的转矩控制。因此，工程上使用电流型解耦控制方案的较多。然而，电流型解耦控制只能实现电动机电流和转速的静态解耦，若实现动态耦合会影响电动机的控制精度。另外，电流型解耦控制通过使耦合项中的一项保持不变，会引入一个滞后的功率因数。
4 结语
上述永磁同步电动机的各种控制策略各有优缺点，实际应用中应当根据性能要求采用与之相适应的控制策略，以获得性能。永磁同步电动机以其的性能，在控制策略方面已取得了许多成果，相信永磁同步电动机必然广泛地应用于国民经济的各个领域。

笼型转子有焊接式与铸铝式：在转子每个槽内插入铜条，铜条与转子铁芯两侧的铜端环焊接形成笼型转子；与普通交流异步电动机一样采用铸铝式转子，将熔化的铝液直接注入转子槽内，并同时铸出端环与风扇叶片，是较廉价的做法，下图9是一个铸铝式笼型转子。
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