永磁同步电动机以永磁体提供励磁,使电动机结构较为简单,降低了加工和装配费用,且省去了容易出问题的集电环和电刷,提高了电动机运行的可靠性;又因无需励磁电流,没有励磁损耗,提高了电动机的效率和功率密度。
永磁同步电动机由定子、转子和端盖等部件构成。定子与普通感应电动机基本相同,采用叠片结构以减小电动机运行时的铁耗。转子可做成实心,也可用叠片叠压。电枢绕组可采用集中整距绕组的,也可采用分布短距绕组和非常规绕组。
永磁同步电机的恒压频比控制方法与交流感应电机的恒压频比控制方法相似,控制电机输入电压的幅值和频率同时变化,从而使电机磁通恒定,恒压频比控制方法可以适应大范围调速系统的要求。
在不反馈电流、电压或位置等物理信号的前提下,仍能达到一定的控制精度,这是恒压频比控制方法的优点。恒压频比控制方法控制算法简单、硬件成本低廉,在通用变频器领域得到了广泛应用。恒压频比控制方法的缺点也显而易见,由于在控制过程中没有反馈速度、位置或任何其他的信号,所以几乎不能获得电机的运行状态信息,更无法精确控制转速或电磁转矩,系统性能一般,动态响应较差,尤其在给定目标速度发生变化或者负载突变时,容易产生失步和振荡等问题。显然,该种控制方法不能分别控制转矩和励磁电流,在控制过程中容易存在较大的励磁电流,影响电机的效率。因此,此种控制方法常用于性能需求较低的通用变频器中,如空调、流水线的传送带驱动控制、水泵和风机的节能运行等。
永磁同步电机的优点如下:
1、永磁同步电机本身的功率效率高以及功率因数高;
2、永磁同步电机发热小,因此电机冷却系统结构简单、体积小、噪声小;
3、系统采用全封闭结构,无传动齿轮磨损、无传动齿轮噪声,免润滑油、免维护;
4、永磁同步电机允许的过载电流大,可靠性显著提高;
5、整个传动系统重量轻,簧下重量也比传统的轮轴传动的轻,单位重量的功率大;
6、由于没有齿轮箱,可对转向架系统随意设计:如柔式转向架、单轴转向架,使列车动力性能大大提高。
7、由于采用了永磁材料磁极,特别是采用了稀土金属永磁体(如钕铁硼等),其磁能积高,可得到较高的气隙磁通密度,因此在容量相同时,电机的体积小、重量轻。
8、转子没有铜损和铁损,也没有集电环和电刷的摩擦损耗,运行效率高。
9、转动惯量小,允许的脉冲转矩大,可获得较高的加速度,动态性能好,结构紧凑,运行可靠。