永磁同步馬達

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永磁同步馬達permanent-magnet synchronous motor縮寫PMSM)是指一種轉子永久磁鐵代替繞線的同步馬達

永磁同步馬達可依磁通方式分為徑向、軸向或是横向(transverse)幾種,依其元件的佈局而定,各種的永磁同步馬達在效率、體積、重量及工作速度都有不同的表現。

徑向磁通永磁同步馬達的分類[编辑]

徑向磁通永磁同步馬達可以分為以下二類:

  • 表面式永磁(SPM)馬達:永久磁鐵在轉子的外側。
  • 內藏式永磁(IPM)馬達:永久磁鐵在轉子的內側。

表面式永磁馬達[编辑]

表面式永磁馬達的結構較簡單[1],磁鐵是膠合或固定在轉子表面,因此沒有磁鐵部份的轉子和定子中間有較寬的氣隙,而磁鐵的磁导率和空氣相當,因此轉子的凸極效應(saliency)很小,可以省略。較大的氣隙也使得轉子的電樞效應減弱,因此其電感L_d很小,也影響表面式永磁馬達的定子時間常數。

內藏式永磁馬達[编辑]

若永磁馬達的磁鐵埋在轉子中,磁鐵可以受到轉子的保護,在高速運轉時不會有磁鐵脫落的問題[1],但轉子需有一空洞要置入磁鐵,而轉子的材質為矽鋼,磁导率遠高於磁鐵,因此磁鐵部份可視為一個額外的氣隙,轉子和定子間的氣隙會有周期性的變化,即凸極效應,因此產生的轉矩中有磁阻轉矩成份,其效率較高[2]

內藏式永磁馬達的設計需符合以下的需求:

  • 高功率/質量比及轉矩/慣量比。
  • 平順的電磁轉矩,儘量減少磁卡轉矩(cogging torque)的產生。
  • 高氣隙磁通密度。
  • 高性能及功率係數的小型化設計。

永磁同步馬達和直流無刷馬達[编辑]

永磁同步馬達和直流無刷馬達的轉子都是永久磁鐵,其差異主要在磁通及反電動勢(back EMF)的分佈,永磁同步馬達的反電動勢為弦波,而直流無刷馬達的反電動勢為接近方波的梯形波。若考慮定子需產生的旋轉磁場,永磁同步馬達的磁場是均匀旋转磁场,而直流無刷馬達的磁場則是步进式旋转磁场[3]。不過有時也會用直流無刷馬達泛稱所有轉子有磁鐵,沒有電刷的馬達[2]

交流無刷馬達[编辑]

永磁同步馬達的輸入電壓為交流電,而且也沒有集电环*換向器*,因此永磁同步馬達也稱為交流無刷馬達。不過若轉子用磁阻代替永久磁鐵,也是交流無刷馬達。甚至最常見的鼠籠式感應馬達也符合交流無刷馬達的定義。

相關條目[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 内置永磁体(IPM)设计提高了无刷伺服电机的性能. 控制工程网. 2006-04-08 [2012-12-10] (中文). 
  2. ^ 2.0 2.1 葉進純. IPM無刷直流馬達噪音及振動源模式分析. 馬達科技研究中心. 2005-05-25 [2012-12-09] (中文). 
  3. ^ 无刷直流电机与永磁交流同步电机的比较. 泰安阳光动力电机有限公司. 2011-04-01 [2012-12-09] (中文).