高速电机的特性及工作原理
2022-9-9
高速电机优点：
一、由于转速高，所以电机功率密度高，而体积远小于同等功率的普通电机，可以有效的节约材料；
二、可与原动机相连，取消了传统的减速机构，传动效率高，噪音小；
三、高速电机转动惯量小，所以动态响应快；
高速电机的命名定义：
高速电机，也称主轴电机，广义范围来讲，高速电机又可以被称为电主轴，高速电主轴等等，通常是指转速超过10000r/min的电机，目前最高转速可达300000r/min
高速电机又分为：AC交流异步电机 、DC同步永磁电机、BLDC无刷电机、bldc变频电机等
一、无刷直流电机工作原理
无刷直流电机的定子是线圈绕组电枢，转子是永磁体。如果只给电机通以固定的直流电流，则电机只能产生不变的磁场，电机不能转动起来，只有实时检测电机转子的位置，再根据转子的位置给电机的不同相通以对应的电流，使定子产生方向均匀变化的旋转磁场，电机才可以跟着磁场转动起来。
如图所示为无刷直流电机的转动原理示意图，为了方便描述，电机定子的线圈中心抽头接电机电源 POWER，各相的端点接功率管，位置传感器导通时使功率管的 G极接 12V，功率管导通，对应的相线圈被通电。
由于三个位置传感器随着转子的转动，会依次导通，使得对应的相线圈也依次通电，从而定子产生的磁场方向也不断地变化，电机转子也跟着转动起来，这就是无刷直流电机的基本转动原理——检测转子的位置，依次给各相通电，使定子产生的磁场的方向连续均匀地变化。
无刷直机电机的驱动方式按不同类别可分多种驱动方式，它们各有特点。
按驱动波形：
● 方波驱动，这种驱动方式实现方便，易于实现电机无位置传感器控制；
● 正弦驱动，这种驱动方式可以改善电机运行效果，使输出力矩均匀，但实现过程相对复杂。同时，这种方法又有SPWM 和 SVPWM(空间矢量PWM)两种方式，SVPWM的效果好于SPWM。
二、永磁同步电机工作原理
永磁同步电机，英文名称为permanent magnet synchronous motor，简称PMSM，它实际上是一种交流电机，其定子运行是三项的相差 的交流电，而转子则是永磁体。但是这种电机最大的优势就是交流电能量由直流提供，这样就可以对电机进行精确的控制，而且解决了电刷带来的寿命问题。
永磁同步电机工作原理–特点
永磁同步电机可以将电机整体地安装在轮轴上，形成整体直驱系统，即一个轮轴就是一个驱动单元，省去了一个齿轮箱。永磁同步电机的特点主要有以下几种：
(1)PMSM本身的功率效率高以及功率因数高;
(2)PMSM发热小，因此电机冷却系统结构简单、体积小、噪声小;
(3)系统采用全封闭结构，无传动齿轮磨损、无传动齿轮噪声，免润滑油、免维护;
(4)PMSM允许的过载电流大，可靠性显著提高;
(5)整个传动系统重量轻，簧下重量也比传统的轮轴传动的轻，单位重量的功率大;
(6)由于没有齿轮箱，可对装向架系统随意设计：如柔式装向架、单轴转向架，使列车动力性能大大提高。
首先永磁同步电机要建立主磁场，励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场;然后采用三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体;在原动机拖动转子旋转的情况下，极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组，因此电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。
