今天和大家分享下永磁同步電機(jī)（PMSM）根據(jù)氣隙磁場方向大體分為兩大類：

1)徑向磁場：氣隙磁場方向沿著電機(jī)的徑向

2)軸向磁場：氣磁場方向平行于電機(jī)軸線

徑向磁場永磁電機(jī)較為常見，但軸向磁場電機(jī)因其較高的功率密度和加速能力，使其在某些場合越來越多地受到人們的青睞，而這兩個特點(diǎn)正是高性能電機(jī)必須具備的。永磁體在轉(zhuǎn)子上安裝方式多種多樣。圖1.25所示為徑向磁場結(jié)構(gòu)。高功率密度永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子通常采用表貼形式，而內(nèi)置式則多用于高速電機(jī)。不管永磁體以何種形式安裝在轉(zhuǎn)子上，電機(jī)的基本工作原理是相同的。但不同的安裝形式會在很大程度上影響電機(jī)的直、交軸電感。

2、以下詳細(xì)介紹徑向磁場方向的同步電機(jī)

2.1表貼式永磁同步電機(jī)

如圖1.25a所示，永磁體裝在轉(zhuǎn)子鐵心外圓表面。這種方式可以提供最大的氣隙磁通密度，因?yàn)橛来朋w產(chǎn)生的磁通不經(jīng)任何介質(zhì)(如轉(zhuǎn)子鐵心)而直接進(jìn)入氣隙。其獻(xiàn)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)的整體性和魯棒性較差，因?yàn)橛来朋w沿徑向方向沒有得到26實(shí)際玉映意資精大的舉恢關(guān)和定的深度，并用凱夫拉爾纖維捆綁在轉(zhuǎn)子上，以險永微體和轉(zhuǎn)子的須構(gòu)彌度。這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機(jī)稱為表貼式永磁同步電機(jī)。這期機(jī)的轉(zhuǎn)速一般較紙，通常在3000r/min以下，但當(dāng)轉(zhuǎn)子直徑較小時可以達(dá)500000r/min,從結(jié)構(gòu)可以看出，這類電機(jī)直、交軸磁阻的差異很小。相應(yīng)的，直、交軸電域的差異也很小(小子10%)。這使得表貼式永磁同步電機(jī)在控制和動方面有其獨(dú)特之處。

2.2 表面嵌入式永磁同步電機(jī)

如圖1.25b所示，永磁體放在轉(zhuǎn)子鐵心外表面的凹槽中，使得整個轉(zhuǎn)子為圓形。此外，與表貼式結(jié)構(gòu)相比，這種安裝方式的結(jié)構(gòu)魯棒性更強(qiáng)，因?yàn)橛来朋w不表貼式結(jié)構(gòu)那樣延伸到轉(zhuǎn)子鐵心外部，而是完全嵌人轉(zhuǎn)子中，從而提高了機(jī)械度，防止永磁體在高速旋轉(zhuǎn)時飛出。在表貼式結(jié)構(gòu)中，雖然將永磁體用磁帶固定了轉(zhuǎn)子上，但是相鄰永磁體之間還是存在空隙，所以并不能有效地保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)摩而在表面嵌入式永磁同步電機(jī)中則不需要用凱夫拉爾纖維固定。即便采用這種方固定，由于轉(zhuǎn)子鐵心表面和永磁體表面在同一圓周上，所以纏繞起來也比表貼式易。這類電機(jī)的交、直軸電感之比可高達(dá)2~2.5。采用這類轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機(jī)稱為表面嵌人式永磁同步電機(jī)。

2.3 內(nèi)置式永磁同步電機(jī)

如圖1.25c、d所示，永磁體分別沿徑向和周向安裝在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)部。這樣續(xù)構(gòu)的電機(jī)通常稱為內(nèi)置式永磁同步電機(jī)。內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠,此適于高速運(yùn)行。這種安裝方式的工藝較表貼式或表面嵌人式復(fù)雜。與表面嵌入式結(jié)構(gòu)相比，該結(jié)構(gòu)的交、直軸電感之比更大，通常可以達(dá)到3倍，有時甚至更高如圖1.25c所示，去掉永磁體之間的一部分鐵心，使得相鄰永磁體之間的氣隙增大。這么做的目的是削弱相鄰永磁體間經(jīng)轉(zhuǎn)子內(nèi)表面閉合的磁通。沒有這些稱為隔磁槽的空氣隙，將有很大一部分磁通不經(jīng)過定子而直接在轉(zhuǎn)子內(nèi)部從一塊永磁體流向相鄰的永磁體，導(dǎo)致共磁鏈減少。因此在這種結(jié)構(gòu)中采用隔磁槽是十分必要的此外，采用隔磁槽還可減輕轉(zhuǎn)子重量，從而降低轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，提高電機(jī)的加速能力，使其更適于伺服系統(tǒng)。奇怪的是，即便有如此多的優(yōu)點(diǎn)，這類電機(jī)卻很少用于這類場合。

圖1.25d所示為周向排布的內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。可以看出該結(jié)構(gòu)對永磁體的用量需求似乎較大，因此從成本角度考慮，不建議采用高磁能積的永磁體。相應(yīng)地,該結(jié)構(gòu)只能采用低磁能積和低成本的永磁體，比如鐵氧體。該結(jié)構(gòu)的特別之處在于可以產(chǎn)生比永磁體磁通密度更高的氣隙磁通密度，因?yàn)橛来朋w的截面積遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)子的表面積。由于該結(jié)構(gòu)可以提供比表貼式鐵氧體永磁同步電機(jī)更高的氣隙磁通密度因此輸出功率相同時，其具有更高的效率，且所需的定子電流更小。但需要注意是，與采用高磁能積的永磁體相比，較高的氣隙磁通密度是以較大的轉(zhuǎn)子體積為代價的。

內(nèi)置永磁體結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)魯棒性以及較大的交、直軸電感比。除圖示結(jié)構(gòu)外，還有很多其他的內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，但由于它們在工業(yè)應(yīng)用中比較少見。

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