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永磁同步電動(dòng)機(jī)是如何產(chǎn)生動(dòng)力的？
在交流異步電動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的形成要分兩步走：第一步是定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)先在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出電流;第二步是感應(yīng)電流再產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。在楞次定律的作用下，轉(zhuǎn)子跟隨定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，但又“永遠(yuǎn)追不上”，因此才稱其為異步電動(dòng)機(jī)。如果轉(zhuǎn)子繞組中的電流不是由定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)的，而是自己產(chǎn)生的，則轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)無(wú)關(guān)，而且其磁極方向是固定的，那么根據(jù)同性相斥、異性相吸的原理，定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就會(huì)拉動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，并且使轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)及轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)“同步”旋轉(zhuǎn)。這就是同步電動(dòng)機(jī)的工作原理。
根據(jù)轉(zhuǎn)子自生磁場(chǎng)產(chǎn)生方式的不同，又可以將同步電動(dòng)機(jī)分為兩種：
一是將轉(zhuǎn)子繞組通上外接直流電（勵(lì)磁電流），然后由勵(lì)磁電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)，進(jìn)而使轉(zhuǎn)子與定子磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)。這種由勵(lì)磁電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的同步電動(dòng)機(jī)稱為勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)。
二是干脆在轉(zhuǎn)子上嵌上永久磁體，直接產(chǎn)生磁場(chǎng)，省去了勵(lì)磁電流或感應(yīng)電流的環(huán)節(jié)。這種由永久磁體產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的同步電動(dòng)機(jī)，就稱為永磁同步電動(dòng)機(jī)。
按照不同的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的要求，電機(jī)驅(qū)動(dòng)又分為定速驅(qū)動(dòng)、調(diào)速驅(qū)動(dòng)和精密控制驅(qū)動(dòng)三類。
1、 定速驅(qū)動(dòng)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有大量的生產(chǎn)機(jī)械要求連續(xù)地以大致不變的速度單方向運(yùn)行，例如風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)、普通機(jī)床等。對(duì)這類機(jī)械以往大多采用三相或單相異步電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。異步電動(dòng)機(jī)成本較低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢靠，維修方便，很適合該類機(jī)械的驅(qū)動(dòng)。但是，異步電動(dòng)機(jī)效率、功率因數(shù)低、損耗大，而該類電機(jī)使用面廣量大，故有大量的電能在使用中被浪費(fèi)了。其次，工農(nóng)業(yè)中大量使用的風(fēng)機(jī)、水泵往往亦需要調(diào)節(jié)其流量，通常是通過調(diào)節(jié)風(fēng)門、閥來(lái)完成的，這其中又浪費(fèi)了大量的電能。70年代起，人們用變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、水泵中異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)它們的流量，取得可觀的節(jié)能效果，但變頻器的成本又限制了它的使用，而且異步電動(dòng)機(jī)本身的低效率依然存在。
2、 調(diào)速驅(qū)動(dòng)有相當(dāng)多的工作機(jī)械，其運(yùn)行速度需要任意設(shè)定和調(diào)節(jié)，但速度控制精度要求并不非常高。這類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在包裝機(jī)械、食品機(jī)械、印刷機(jī)械、物料輸送機(jī)械、紡織機(jī)械和交通車輛中有大量應(yīng)用。在這類調(diào)速應(yīng)用領(lǐng)域最初用的最多的是直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，70年代后隨電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速迅速滲透到原來(lái)的直流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。這是因?yàn)橐环矫娈惒诫妱?dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的性能價(jià)格完全可與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美，另一方面異步電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)相比有著制造工藝簡(jiǎn)單、效率高、同功率電機(jī)用銅量少、維護(hù)保養(yǎng)方便等優(yōu)點(diǎn)。故異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速在許多場(chǎng)合迅速取代了直流調(diào)速系統(tǒng)。
3、 精密控制驅(qū)動(dòng)
① 高精度的伺服控制系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的運(yùn)行控制中扮演了十分重要的角色，應(yīng)用場(chǎng)合的不同對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的控制性能要求也不盡相同。實(shí)際應(yīng)用中，伺服電動(dòng)機(jī)有各種不同的控制方式，例如轉(zhuǎn)矩控制/電流控制、速度控制、位置控制等。伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)也經(jīng)歷了直流伺服系統(tǒng)、交流伺服系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，直至近年來(lái)最為引人注目的永磁電動(dòng)機(jī)交流伺服系統(tǒng)。最近幾年進(jìn)口的各類自動(dòng)化設(shè)備、自動(dòng)加工裝置和機(jī)器人等絕大多數(shù)都采用永磁同步電動(dòng)機(jī)的交流伺服系統(tǒng)。
② 信息技術(shù)中的永磁同步電動(dòng)機(jī)當(dāng)今信息技術(shù)高度發(fā)展，各種計(jì)算機(jī)外設(shè)和辦公自動(dòng)化設(shè)備也隨之高度發(fā)展，與其配套的關(guān)鍵部件微電機(jī)需求量大，精度和性能要求也越來(lái)越高。對(duì)這類微電機(jī)的要求是小型化、薄形化、高速、長(zhǎng)壽命、高可靠、低噪聲和低振動(dòng)，精度要求更是特別高。例如，硬盤驅(qū)動(dòng)器用主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)是永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，它以近10000rpm的高速帶動(dòng)盤片旋轉(zhuǎn)，盤片上執(zhí)行數(shù)據(jù)讀寫功能的磁頭在離盤片表面只有0.1～0.3微米處作懸浮運(yùn)動(dòng)，其精度要求之高可想而知了。信息技術(shù)中各種設(shè)備如打印機(jī)、軟硬盤驅(qū)動(dòng)器、光盤驅(qū)動(dòng)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)等中所使用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)絕大多數(shù)是永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。受技術(shù)水平限制，這類微電機(jī)目前國(guó)內(nèi)還不能自己制造，有部分產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)組裝。
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