永磁同步電機(PMSM)在新能源汽車上應用的越來越廣泛,它具有功率密度高、轉子運行效率高、轉軸上無集電環和電刷等優點,缺點是轉子上的永磁材料在高溫、震動及過流的條件下易產生磁性衰退現象。
永磁同步電機主要是由定子、轉子、機座、傳感器等各部件組成。
永磁同步電機的定子結構與普通感應電機結構非常相似,而區別在于電機的轉子是永磁材料制作而成,永磁同步電機定子如圖所示。
轉子結構由轉子鐵芯、永磁體和轉軸構成,轉子結構總成如圖所示。為減小磁滯與渦流損耗,轉子鐵芯表面有絕緣層的硅鋼片疊制而成。
永磁體提供的磁通替代了普通的勵磁繞組勵磁,省去了勵磁損耗,提高了電機的效率和功率密度。
永磁無刷電機包括永磁無刷直流電機與永磁無刷交流電機。當輸入方波電流時,氣隙磁場呈梯形波分布,性能接近于直流電機。
又稱為無刷直流電機;當輸入三相正弦波電流時,氣隙磁場按正弦規律分布,故又稱為永磁無刷交流電機。
永磁同步電機基本工作原理是磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合,利用磁引力拉動轉子旋轉,于是永磁轉子跟隨定子產生的旋轉磁場同步旋轉,所以稱之為永磁同步電動機。
如圖所示為例,其中A、B、C所指為霍爾傳感器,安裝在定子兩個齒極間的空隙處,用來檢測轉子位置。
當轉子的兩個磁極交界處通過霍爾元件時,霍爾元件檢測到極性變化,發出信號控制驅動電路進行三相電流的切換。
定子繞組有6個開通狀態,6個狀態為一個周期,一個周期轉子旋轉90度,轉子旋轉一周需4個周期。
三相繞組驅動電路如圖所示,由功率開關管BG1至BG6輪流導通分時段為三相繞組提供交流驅動信號,每一相間隔120°的循環輸出就會產生三相交流電。
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