永磁同步电动机系统的应用和研究 

    

 

世界性的能源危机成为阻碍全球经济发 展的瓶颈，使节能成为动力机械的重大课题。

变频装置的出现解决了同步电动机的自起动问题；高性能永磁材料的发展，不但使
PMSM 实现了无刷化，使永磁同步电动机和异步电动机一样具有结构简单、可靠性高等优
点；同时由于它无需激磁绕组，明显地减小了体积、重量、损耗、发热，提高了效率和功率
因数，具有明显的节能效果。尤其在现代的 PMSM 运动控制系统中，它比异步电动机更
便于实现磁场定向控制，可以获得与直流电动机一样优良的转矩控制特性，使控制系统

 

具有十分优良的动、静态特性。
    PMSM

 

及其系统的典型应用

    (1)新颖的船用电力推进器-吊舱式推进器(Podded propulsor) 
    将实现磁场定向控制的 PMSM 置于密封吊舱内，与电动机轴端的螺旋桨一起置于船舱
外底部，通过电缆向 PMSM 装置供电，由专用变器实现磁场定向和变频调速，驱动螺旋
桨实现船舶运动。该推进系统取消了一般电力推进系统中的减速器、联轴器、长的轴系等机
械传动部分。同时由于整个推进系统集中在吊舱内，该吊舱可以 360°转动，从而起到舵的
作用。吊舱浸没于海水中，也改善了 PMSM 的冷却效果。
    

 

吊舱式推进器与常规的螺旋桨加舵的组合推进器相比有明显优点：

    ·

 

取消了原来船舱内原动机、传动系统等部分，从而增加了船舱的有效容积；

    ·

 

可以取消舵和尾侧推进器；

    ·PMSM

 

系统的优良控制性能使船舶的前进、倒车、停车、回转等控制性能明显改善；

    ·

 

推进器置于舱外，明显改善了船舶的振动噪声。

    

 

以上技术进步获得了巨大的市场机会，从 20 世纪 90 年代开始，芬兰 ABB 公司和德国

SIEMENS 公司等已成功地在豪华游轮、专用油轮、破冰船、近海船和工程船上使用吊舱式

 

推进器。
    

 

高精度数控机床等设备的伺服驱动装置

    电气伺服技术在机电一体化产品中应用最为广泛，在精密机械加工中应用非常广泛的

 

数控机床对动态和静态的控制精度提出了很高的要求：
    ·具有高达 10000 1

∶

 

的调速范围以满足低速加工和高速返回的要求；

    ·

 

应能产生足够大的力矩以满足加、减速力矩的要求；

    ·系统动态响应要快，应具有良好的动态跟随性能，能尽快消除负载扰动对电动机速度

 

的影响；
    ·整个调速范围内，尤其在低速甚至零转速都要求尽可能小的转矩脉动，保持运行平稳，

 

噪声低，在停转时不产生爬行现象和高频振动；
    ·伺服电动机应安全可靠，无须维护或易维护，能在恶劣的工作环境下无火花运行； ·系
统接口应简便，能方便地接收上一级的控制指令，并能将本身运行状态的信息反馈给上

 

一级控制器。
    用于工业缝纫机的 PMSM 伺服电机，通过端盖固定于机架，不设机座，简化了结构，

 

减小了体积、重量，革新了缝纫设备。
    

“

”

 

用于 绿色 电梯和无机房电梯的直接驱动永磁同步曳引机

    用于电动车辆、港用起重机等具有弱磁控制的 PMSM

 

系统

    这些装备工况很复杂，对 PMSM

 

系统的要求亦高：

    ·

 

瞬时功率大，过载能力大，加速、制动性能好；

    ·

 

调速范围大，需具有恒转矩区和弱磁控制的恒功率区；

    ·

 

整个运行范围要有高的效率；