永磁同步电动机(PMSM)的主要结构和工作原理

  永磁同步电机(PMSM)在新能源汽车中的应用越来越广泛。它具有功率密度高、转子运行效率高、转轴上无集电环和电刷等优点。缺点是转子上的永磁材料在高温、振动和过电流的条件下容易产生磁衰减现象。

永磁同步电动机(PMSM)的主要结构和工作原理

  永磁同步电动机主要由定子、转子、机架、传感器等部件组成。

  永磁同步电机的定子结构与普通感应电机非常相似,但不同之处在于电机的转子由永磁材料制成。永磁同步电机定子如图所示。

  转子结构由转子芯、永磁体和旋转轴组成。转子结构组件如图所示。为了减少磁滞和涡流损耗,转子铁芯由具有绝缘层的硅钢片制成。

  永磁体提供的磁通量代替了普通励磁绕组的励磁,消除了励磁损耗,提高了电机的效率和功率密度。

  永磁无刷电机包括永磁无电刷直流电机和永磁无碳刷交流电机。当输入方波电流时,气隙场呈梯形波分布,性能接近直流电机。

  也称为无刷直流电机;当输入三相正弦电流时,气隙磁场按照正弦规律分布,因此也称为永磁无刷交流电机。

  永磁同步电机的基本工作原理是,磁通量始终以最小磁阻沿路径闭合,转子通过磁引力被拉动旋转。因此,永磁转子与定子产生的旋转磁场同步旋转,因此被称为永磁同步电机。

  例如,如图所示,A、B和C是指霍尔传感器,安装在定子两个齿极之间的间隙中,以检测转子的位置。

  当转子的两个磁极的连接点通过霍尔元件时,霍尔元件检测到极性变化并发出信号以控制驱动电路切换三相电流。

  定子绕组有6个开路状态,6个状态为一个周期。转子在一个周期内旋转90度,转子旋转一个周期需要4个周期。

  三相绕组的驱动电路如图所示。电源开关管BG1至BG6在接通期间为三相绕组提供交流驱动信号。每个相位间隔120°的循环输出将产生三相交流电。