永磁同步电动机的结构与特点介绍

一、永磁同步电动机的结构

永磁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Motor）主要由转子（rotor）、定子（stator）等部件组成。定子是电动机中静止的部分，转子是电动机中转动的部分。

永磁同步电动机的结构如图一所示。



图一，图片来源：学堂在线《新能源汽车》

永磁同步电动机转子由转子铁芯、永磁体、转轴、轴承等部分组成。转子铁芯由硅钢冲片（硅钢片）叠压而成（个人理解：转子铁芯由一定数量的钢片叠成的钢柱），若转子铁芯采用整体钢材则会产生涡流损耗（个人理解：降低电动机能量转化效率）。永磁同步电动机转子的结构如图二所示。



图二，图片来源：学堂在线《新能源汽车》

根据永磁体在转子铁芯中的位置，永磁同步电动机转子可分类为表面凸出式永磁转子、表面嵌入式永磁转子、内埋式永磁转子三种。三种转子形状如图三所示（图三中紫色部分为永磁体）。



图三，图片来源：学堂在线《新能源汽车》

永磁同步电动机定子主要由定子铁芯、定子绕组、机座三部分组成。与转子铁芯相同，定子铁芯也由硅钢冲片叠压而成，定子绕组缠绕于定子铁芯上。永磁同步电动机定子结构如图四所示。



图四，图片来源：学堂在线《新能源汽车》

二、永磁同步电动机的优点

（1）永磁同步电动机的永磁体取代绕线式同步电动机转子中的励磁绕组，从而不需安装励磁线圈、集电环、电刷等，简化电动机结构。

（2）永磁同步电动机的转速与电源频率间始终保持同步关系，控制电源频率即可控制电动机的转速。

（3）因为永磁同步电动机转子无需励磁（个人理解：转子自带磁场，无需依靠定子磁场变化产生磁场），所以电动机可以在低转速下保持同步运行。因为永磁同步电动机不需要无功励磁电流，所以功率因数高，效率高。

（4）永磁同步电动机对因负载的变化而引起的电动机转矩的扰动具有较强的承受能力，瞬时最大转矩可以达到额定转矩的3倍以上，适合在负载转矩变化较大的情况下运行。

（5）永磁同步电动机体积小、质量轻，更容易更改形状，应用范围广。永磁同步电动机因转子结构的多样化，而具有特点和性能各异的电动机。永磁同步电动机可应用于包括：工业和农业、民用和国防、日常生活和航空航天、简单电动工具和高科技产品等维度的多个领域。

三、永磁同步电动机的缺点

（1）因为永磁同步电动机转子为永磁体，无法通过转子电流调节磁场，必须通过定子直轴去磁电流分量削弱磁场，意味着定子电流必须增大，意味着电动机的铜耗必须增加（制造电动机所使用的铜导线多）。

（2）永磁体材料（铷铁硼永磁材料）价格较高。

四、铷铁硼永磁材料

永磁同步电机所需的铷铁硼永磁材料制作需稀土资源，对于稀土资源缺少或稀土工业不发达的国家，发展永磁同步电动机较为困难。






审核编辑：刘清