三類(lèi)同步電機特色各異的性能與應用

更新時(shí)間：2024-01-10 點(diǎn)擊次數：555

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）電機品種繁多，普遍有兩種分類(lèi)方式：按照控制方式可以分為伺服電機、步進(jìn)電機和力矩電機等；按照驅動(dòng)方式分為直流電機和交流電機，其中交流電機按照轉子和定子轉動(dòng)是否同步可以分為同步電機和異步電機。

同步電機作為交流電機中重要的門(mén)類(lèi)，在相當多領(lǐng)域都有其應用。在工業(yè)領(lǐng)域高精度應用里同步電機備受青睞，現在熱門(mén)的電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域也有不少它的身影，如比亞迪電動(dòng)汽車(chē)的電機系統就偏愛(ài)同步電機。同步電機具備哪些優(yōu)勢又在如何發(fā)展呢？

小體積大功率的同步電機

同步電機最直接的特征就是同步，被不同于異步電機。即當處于穩態(tài)時(shí)，同步電機的轉速恒為常數而與負載的大小無(wú)關(guān)。這一特性需要通過(guò)恒定磁場(chǎng)和旋轉磁場(chǎng)之間的相互作用來(lái)實(shí)現，轉子通直流電產(chǎn)生極性恒定的靜止磁場(chǎng)，定子通三相交流電產(chǎn)生旋轉磁場(chǎng)。

同步電機的同步轉速僅僅和電頻率以及電機極對數相關(guān)，極對數是確定的，在電頻率不變的穩態(tài)下電機轉速固定。這也是為什么高精度應用青睞同步電機，電機轉速只需要通過(guò)改變電頻率就可以精準控制。

在發(fā)電機應用上同步電機的功率因數優(yōu)勢。而作為電動(dòng)機應用，在同重量和體積下，同步電機能給到更大的功率和扭矩。這一特點(diǎn)在永磁同步電機上表現的很明顯。這也是一些車(chē)廠(chǎng)會(huì )選擇永磁同步電機作為核心電機的原因，永磁同步電機的應用可以給動(dòng)力電池留出足夠的空間，整車(chē)質(zhì)量也更容易減輕。

而且，同步電機運行起來(lái)也相對安靜。但退磁這個(gè)問(wèn)題一直讓人困擾，沒(méi)有特別好的解決辦法。

三大同步電機

永磁同步電機自然是同步電機里受關(guān)注的品類(lèi)，但其實(shí)同步電機里還有磁阻同步電機和磁滯同步電機一直在發(fā)展更新。

永磁同步電機不用做過(guò)多介紹，是現在高能效電機的代表、高精度定速驅動(dòng)的理想選擇，非常適用于直接驅動(dòng)大馬力的負載。永磁同步電機高昂的成本和復雜的加工工藝帶來(lái)的轉矩密度、效率、功率因數也于其他同步電機。

永磁同步電機性能雖好但成本并不友好，磁阻同步電機的誕生正源于對低成本高性能電機的需求。隨著(zhù)電子器件和磁場(chǎng)定向控制技術(shù)的進(jìn)步，同步磁阻電機在相當多應用場(chǎng)合得到了應用。目前已經(jīng)有廠(chǎng)商的產(chǎn)品能做到不使用稀土磁體但能替代永磁同步電機的性能指標。

磁阻同步電機利用轉子在不同位置引起的磁阻變化產(chǎn)生的磁拉力形成磁阻轉矩來(lái)進(jìn)行運動(dòng)。在控制技術(shù)的進(jìn)步下，同步磁阻電機現在有著(zhù)成本低、效率穩定、轉矩脈動(dòng)小、可靠性高的特點(diǎn)，在永磁同步電機的性能和異步電機的簡(jiǎn)單易用特點(diǎn)上做了結合，很契合對成本控制嚴格，又對性能有一定要求的場(chǎng)景。

現在磁阻同步電機的性能在材料、器件、控制技術(shù)的發(fā)展下性能越來(lái)越好，在電動(dòng)汽車(chē)里的應用也在不斷探索中。

而磁滯同步電機，則是同步電機家族中功率最小的那一類(lèi)。磁滯同步電機利用轉子上產(chǎn)生的磁滯轉矩啟動(dòng)和運行。磁滯效應是普遍存在于磁材料中，實(shí)現起來(lái)并不復雜，磁滯特性好的材料即可用于磁滯同步電機。

它最大的特點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單啟動(dòng)方便，除此之外不論是效率還是瞬態(tài)穩定性都比較差，會(huì )在一些要求轉速恒定的場(chǎng)合有特定的應用。

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