直流无刷电机(图)-永磁同步电机控制器-丽水永磁同步电机

永磁电机（PMM）通过定子电流与转子上或转子内的永磁体的相互作用产生转矩。小型低功耗电机用于IT设备，商用机器和汽车辅助设备中的表面转子磁体是常见的。内部磁体（IPM）在电动车辆和工业电机等大型机器中很常见。

在永磁电机中，如果不考虑转矩脉动，则定子可能使用集中（短节距）绕组，但在较大的永磁电机中分布绕组是常见的。

由于永磁电机没有机械换向器，所以逆变器对于控制绕组电流至关重要。与其他类型的无刷电机不同，永磁电机不需要电流来支持其磁场。

因此，如果体积小或重量轻，永磁电机可以提供大扭矩，并且可能是好的选择。无磁化电流也意味着在“佳点”负载下效率更高 - 即电机性能佳的地方。

此外，尽管永磁体在低速时带来了性能优势，但它们也是技术上的“致命弱点”。例如，随着永磁电机速度的增加，反电动势接近逆变器电源电压，从而无法控制绕组电流。这定义了通用永磁电机的基本速度，并且在表面磁体设计中通常代表给定电源电压的大可能速度。

在大于基本速度的速度下，IPM使用主动磁场弱化，其中操纵定子电流故意压低磁通量。可以可靠实施的速度范围限制在4：1左右。和以前一样，这个限制可以通过减少绕组匝数和接受更大的成本和逆变器中的功率损耗来实现。

磁场弱化的需要是速度相关的，并且不管扭矩如何都会产生相关的损失。这会降低高速下的效率，特别是在轻负载下。

做控制的人都知道，任何电机的控制，无非三种不同的控制目标：

位置控制：想让电机转多少度它就转多少度

速度控制：想让电机转多快它就转多快

力矩控制：想让电机出多少力它就出多少力

要控制一个电机，永磁同步电机调速范围，首先对被控对象的了解是必须的。让我们用下面这张动图来帮助理解永磁同步电机是怎样运动起来的。定子三相上通过互差120度的交变电压以后，在定子铁芯上可以看到产生了旋转的磁场（动图中代表磁场方向的红绿颜色逆时针旋转），在这个旋转的磁场作用下，与转子磁场产生力的作用，带动转子旋转。

电机力矩是如何产生的呢？在前文《电机的力矩、转速和功率》，丽水永磁同步电机，我们分析过力矩与电枢（定子）电流成正比；

那么电流是如何产生的呢？我们可以把电机的每一个绕组想象成一个在磁场中旋转的电阻 电感，如下面的等效电路：

假设电机开环运行，当给定电机定子三相一个互差120度的电压建立起旋转磁场以后，永磁同步电机控制器，如果这个时候没有负载，电机会飞速的转动起来（空载），直到反电势和给定电压完全相等；此时定子绕组中的电流为仍然为0，可以将定子的旋转磁场假想（虚拟/等效）成一个绕着电机轴心旋转的磁铁，永磁同步电机效率曲线，假想出来的这块磁铁的南极与转子磁铁的北极轴线相重合；

当转子上有了负载以后，根据牛顿运动定理，电机的转速必然会有一个减速的过程，这就意味着上述等效电路中的反电势降低，而在给定电压不变的情况下，剩下的那些电压就会在电阻中产生电流了。在那这一段减速的过程当中还发生了什么事情呢？因为被负载拖拽了一下，转子磁铁的轴心比虚拟出来的定子磁铁轴心要之后一个角度了，这个角度就是我们所谓的“功角”。

关于电机的矢量模型，互联网上可以找到各种各样的图，但这些图要么太抽象，看了半天不知所云，没法和实物对照起来；要么不够，一张图里的内容有限，对实际工作指导意义不大。

永磁直流电动机直流电动机采用永磁励磁后，既保留了电励磁直流电动机良好的调速特性和机械特性，还因省去了励磁绕组和励磁损耗而具有结构工艺简单、体积小、用铜量少、效率高等特点。因而从家用电器、便携式电子设备、电动工具到要求有良好动态性能的精密速度和位置传动系统都大量应用永磁直流电动机。500 W以下的微型直流电动机中，永磁电机占92%，而10 W以下的永磁电机占99%以上。

目前，我国汽车行业发展迅速，汽车工业是永磁电机的大用户，电机是汽车的关键部件，一辆超豪华轿车中，各种不同用途的电机达70余台，其中绝大部分是低压永磁直流微电机。汽车、摩托车用起动机电动机，采用钕铁硼永磁并采用减速行星齿轮后，可使起动机电动机的质量减轻一半。