励磁同步电机和永磁同步电机

永磁同步电机和永磁异步电机

1、两者之间简介、特点

无刷电机，它的转子包括两个或两个以上可以产生直流磁场的永久磁铁(从转子的有利位置看)。该磁场进入定子铁芯(铁芯由很薄，叠压的铁心片组成)，并与绕组内流动的电流相互作用，产生在转子和定子之间相互作用的扭矩。

不像无刷电机的转子，感应电机的转子没有永磁体，只是嵌有导体的叠压钢板形成的“短路结构”。由定子绕组中的电流产生旋转磁场。磁场的频率等于电源频率和转子自身的旋转频率之差。因此，感应电压存在于整个短路结构之中，正比于转子和电源频率之间的转差。响应该电压，转子导体中的电流是大致和感应电压成正比。

当一个3相感应电动机被连接到3相电源时，转矩就会随即产生。感应电动机拥有在负载情况下启动的能力。而且不需要变频器。感应电机可以与市电直接兼容是感应电机成功的主要原因。与此相反，无刷直流电动机如果直接连接到固定频率的公用电源上，它不能产生起动转矩。它需要的逆变器的帮助，使其“相位”保持与转子的角位置协调。

增加一个开环控制器(没有任何反馈控制)，有可能使感应电机可以用电池或其他直流电源供电;通过调节变换器频率也可改变电机转速。尽管如此，与直流电机相比它的转矩性能还是很低。如果再增加一些反馈回路，使逆变器能够产生电动机需要的精确频率，这样的话，感应电动机作为汽车用电机就能够与直流电机和直流无刷电机相PK。

2、两者之间的异同点

(1)相同点

无刷电机和感应电机两者都采用相似的定子结构。两种驱动器都采用3相调制逆变器。唯一的区别是他们的转子结构和逆变器控制。而且与数字控制器相比，控制上唯一的差异是控制代码的不同。(直流无刷电机驱动器需要的绝对位置传感器，而感应电机驱动器只需要一个速度传感器;但这些差异相对来说是小的

(2)优缺点

能量转化效率

一个主要的差别：是直流无刷驱动产生只少得多转子热量。转子的冷却更容易实现，峰值点效率一般也比感应电机驱动高。此外，直流无刷驱动还可以在单位功率因数下运行，而用于感应电机驱动的最佳功率因数为85%左右。这意味着，对于一个直流无刷驱动最高效率通常比为感应电机驱动高几个百分点。

磁场的强度B

一个理想的无刷电机驱动，永久磁铁产生的磁场的强度B是可调节的。当需要最大扭矩，特别是在低速时，磁场强度(B)中应该是最大 。 使逆变器和电机电流被保持在其最最低值。这最大限度地减少了I²R(current²电阻)的损耗，从而提高了电机的效率。同样地，当扭矩较低时，磁场强度B应该减少，要使涡流和磁滞损耗也减少。理想的情况下，应调整磁场强度B，使得涡流损耗，磁滞损耗和I²R损耗的总和最小。不幸的是，永久磁铁的磁场强度B不容易改变。

与此相反，感应电机没有磁铁也没有磁场强度B是“可调整”，因为它的B是成比于的V / f(电压频率)的。这意味着在电机轻载时，逆变器能减小电压，使得磁损耗减小和效率最高。因此，使用智能变频操作的感应机是优于DC无刷电机的。 它的磁场和传导损耗可以转化，使得电机效率得到了提高。当电机性能要求提高的时候，这个优点变得很重要。无刷直流电机呢，随着电机尺寸的增长，磁损耗也相应增加，部分负载效率也下降。而感应电机，当电机尺寸变大的时候，损耗并不一定增加。因此，感应电机驱动或许是高性能电机想要的最好方式，虽然峰值效率会比用无刷电机低一点，但平均效率实际上可能会更好。

造价成本——永磁体

永磁铁是昂贵的 —— 每公斤价值50 $。，非常大的作用力开始发挥作用时，永磁电机(PM)的转子也很难控制。这意味着，感应电动机将可能保留对永磁电机而言，具有的成本优势。另外，由于感应电机的磁场削弱能力，也使得它的逆变器的等级和成本似乎更低，特别是对于高性能的驱动器来说。由于去磁时，感应电机生产很少或甚至没有电压，也就是说它们更容易防护。

控制难度

感应电机是更难控制的，它的控制规律更加复杂和难以理解。要使电机稳定运行在整个转矩和转速范围内以及温度过高时，要比无刷电机更加困难。这意味着需要增加开发成本，但可能很少或没有可重复的费用。

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BLDC和PMSM电机的区别

(1)结构

两者之间的结构都差不多，都是有一个绕组定子和一个永磁体转子构成的。主要的区别在于永磁体的充磁方式不一样：BLDC对位置控制精度要求不高，使用的是PWM方波驱动，接受的电流是直流方波，反电动势是梯形，转矩脉动较大，是梯形方形充磁。而PMSM对位置精度要求较高，输出的电流是正弦波交流电流，采用的是正弦波充磁，逆变电路输出非常近似圆形的正多边形磁链。转矩脉动很小，电机运行很平稳。

(2)算法、控制

BLDC只需要输出正弦波就可以了，因此算法难度较小，对控制电路要求也不高，甚至普通的51单片机都可以控制。PMSM电机对控制电路要求较高，算法较复杂，对MCU和电路设计要求较高。

BLDC电机也可以用SVPWM算法来改善性能，其实两者的差别不大，主要是算法，以及永磁体充磁的部分差别。