6ES7288-3AR04-0AA0 DP電纜6ES7288-3AR04-0AA0 DP電纜

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同步電動機屬于交流電動機，其轉子轉速n，磁極對數p、電源頻率f之間滿足n=60f 步電動機分為電勵磁同步電動機和永磁同步電動機，前者由單獨的勵磁電路提供勵磁，后者由永磁體提供勵磁，相比于前者，永磁同步電動機省去了勵磁電路，結構更加簡單。永磁同步電動機按照轉子上有無起動繞組分為無起動繞組永磁同步電動機和有起動繞組永磁同步電動機按照電樞繞組位置分為內轉子和外轉子永磁同步電動機按照永磁體磁鏈在電樞繞組中感應出的反電動勢的波形分為正弦波永磁同步電動機、方波或梯形波永磁同步電動機。正弦波永磁同步電動機的電樞繞組一般采用分布短距繞組，為實現輸出穩定的電磁轉矩，需要采用三相對稱正弦波電流供電反電動勢為方波或梯形波的永磁同步電動機，電樞定子繞組采用集中整距繞組，為保證輸出轉矩的平穩性，一般采用三相對稱的方波電流供電。永磁同步電動機如圖2.12所示。

圖2.12 永磁同步電動機

??永磁同步電動機的工作原理是三相定子繞組通入三相交流電后，產生同步旋轉磁場，在磁力作用下，使轉子跟隨旋轉磁場同步轉動。永磁同步電動機中永磁體的性能對整個電動機性能的影響較大，隨著永磁材料，特別是稀土永磁材料制造技術和加工工藝的不斷進步，釤鈷、釹鐵硼等磁性能較高的稀土永磁材料的相繼問世，使得永磁同步電動機的性能達到新的高度。永磁同步電動機轉子結構種類繁多，按照磁場方向可分為徑向磁鋼和軸向磁鋼按照永磁材料安裝位置可分為表面式磁鋼和內埋式磁鋼。無論轉子結構如何設計，其目的是在有限的體積重量約束下，獲得高功率密度和高效率。永磁同步電動機典型的剖面結構如圖2.13所示。

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由于永磁同步電動機的轉子轉速和定子電壓、電流頻率保持嚴格同步，控制了定子側的頻率便能精準地控制電動機轉速，從而實現較高的調速性能。永磁同步電動機具有運行可靠、效率高、體積小、質量輕、慣性小、溫升低、功率因數高、高轉矩慣量比、高速度質量比、高功率質量比、結構緊湊、電動機形狀和尺寸多樣靈活等顯著優點，永磁同步電動機由于不需要勵磁繞組和勵磁電源，省去了需要經常維護的電刷和集電環，非常適合應用于航空航天應用領域。永磁同步電動機調速系統控制技術成熟，節能效果顯著，性能優越，電動機本體制造工藝復雜，成本比較高，但仍然廣泛應用于航空、航天、數控機床、加工中心、機器人等高性能伺服領域，且這種需求還在增長。

圖2.13 永磁同步電動機典型的剖面結構

??典型的交流伺服系統三環控制結構如圖2.14所示。交流伺服系統是由電動機、電力電子變換器和控制系統組成，恰當的電動機控制方法有助于充分發揮同步電動機的優勢，是電動機性能的倍增器，有助于整個系統最優性能的實現。永磁同步電動機調速系統屬于多變量、強電磁耦合、高度非線性的系統，常用的控制方法有恒定壓頻比、直接轉矩控制(Direct Torque Control，DTC)和磁場矢量控制。其中，DTC是直接以轉矩為控制目標，通過采用轉矩和磁鏈雙閉環的結構獲得快速的轉矩響應。由于DTC方法不需要復雜的旋轉坐標變換，對電動機參數依賴性低，魯棒性好而被廣泛采用。

圖2.14 典型的交流伺服系統三環控制結構

??永磁同步電動機與直流電動機比較，無機械換向器和電刷，結構簡單，體積小，運行可靠易實現高速運行，調速范圍寬，環境適應能力強，易實現正反轉切換，定子繞組散熱容易，傳動德度高，快速響應件能好，工作電壓只受功率開關器件的耐壓限制，可以采用較高的電壓，易實現大容量伺服驅動。

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