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  永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）是一种利用

  永磁同步电机的工作原理是基于定子产生的旋转磁场与转子上永磁体产生的磁场之间的相互作用。转子上安装有预先磁化的永磁体，这些永磁体在旋转时能够产生强烈的磁场，从而提供更大的输出转矩。电机的控制管理系统会精确地调节电流，确保电机转子可以与旋转磁场同步旋转，保持稳定的运行状态

  ，在电动汽车、机器人和别的需要高效率、高动态性能和低噪音等领域被广泛应用。

  PMSM（Permanent Magnetic Synchronous Machine）

  。转子可以制成实心的形式，也可以由叠片压制而成，其上装有永磁体材料。根据

  上永磁材料所处位置的不同，永磁同步电机可大致分为突出式与内置式两种结构及形式，图1给出相应的

  结构简单，制造成本低，但由于其表面无法安装启动绕组，不能够实现异步起动。

  内置式转子的磁路结构主要有径向式、切向式和混合式3种，它们之间的区别主要在于永磁体

  的不同。图2给出3种不同形式的内置式转子的磁路结构。由于永磁体置于转子内部，转子表面便可制成

  合成一个幅值大小不变的旋转磁动势。由于其幅值大小不变，这个旋转磁动势的轨迹便形成一个圆，称为圆形旋转磁动势。其大小正好为单相磁动势最大幅值的1.5倍，即

  。两个磁场相互作用，在定子与转子之间的气隙中形成一个合成磁场，它与转子主磁场发生相互作用，产生了一个推动或者阻碍电机旋转的电磁转矩T

  为气隙合成磁场，T。由于气隙合成磁场与转子主磁场位置关系的不同，永磁同步电机既可以运行于电动机状态也可以运行于发电机状态，永磁同步电机的三种

  如图3所示。当气隙合成磁场滞后于转子主磁场时，产生的电磁转矩与转子旋转方向相反，这时电机处于发电状态；相反，当气隙合成磁场超前于转子主磁场时，产生的电磁转矩与转子旋转方向相同，这时电机处于电动状态。转子主磁场与气隙合成磁场之间的夹角称为功率角。

  和带有适当设计绕组的定子。在操作的流程中，旋转的多极化永磁转子在转子与定子的气隙形成一个随时间变化的

  ，从而形成用于发电的基础。在此处所讨论的永磁同步电机使用一个安装在铁磁芯上的环形

  。内部永磁同步电机不在这里考虑。因磁铁嵌入到一个电镀的铁磁芯内是十分艰难的，利用适当厚度的磁铁（500μm）以及在转子和定子铁芯的高性能磁材料，气隙能做到非常大（300~500μm）而无显著的性能损失，这使得定子绕组在气隙中占据一定的空间，从而大大简化了

  和永磁无刷交流电机两种类型，作为电动机运行时均需变频供电。前者只需要方波型

  正弦波永磁同步电机：磁极采用永磁材料，输入三相正弦波电流时，气隙磁场按正弦规律分布，简称为永磁同步电机。

  梯形波永磁同步电机：磁极仍为永磁材料，但输入方波电流，气隙磁场呈梯形波分布，性能更接近于直流电机。用梯形波永磁同步电机构成的自控变频同步电机又称为无刷直流电机。

  较差，尤其在给定目标速度发生明显的变化或者负载突变时，易产生失步和振荡等问题。显然，该种操控方法不能分别控制转矩和励磁电流，在控制过程中容易存在比较大的励磁电流，影响电机的效率。因此，此种操控方法常用于

  和电磁转矩模型，通过施加不同的电压矢量实现电磁转矩和定子磁链的控制。直接转矩操控方法有着算法简单、转矩响应好等优点，因此，在要求高瞬态转矩响应的场合，此种方法得到了广泛应用。

  低，转矩脉动较大。因此减小低速时的转矩脉动也成了直接转矩操控方法中的研究热点，孙笑辉等通过优化电压矢量作用时间来减小低速时的转矩脉动，效果较好。D.casadei等人基于离散空间矢量

  将采集到的电机三相定子电流、磁链等矢量按照转子磁链这一旋转矢量的方向分解成两个分量，一个沿着转子磁链方向，称为直轴励磁电流；另一个正交于转子磁链方向，称为

  转矩电流。根据不同的控制目标调节励磁电流和转矩电流，进而实现对速度和转矩的精确控制，使控制管理系统获得良好的稳态和

  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；

  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；

  由于没有齿轮箱，可对转向架系统随意设计：如柔式转向架、单轴转向架，使列车动力性能大大提高。

  由于采用了永磁材料磁极，特别是采用了稀土金属永磁体(如钕铁硼等)，其磁能积高，可得到较高的气隙磁通密度，因此在容量相同时，电机的体积小、重量轻。

  转动惯量小，允许的脉冲转矩大，可获得较高的加速度，动态性能好，结构紧密相连，运行可靠。

  宽度的矛盾，开发了横向磁通电( transverse flux machine)技术，

  的效率。因此，电动汽车驱动用永磁同步电机普遍采用弱磁扩速。为此，国内外的研究机构提出了多种方案，如采用双套定子结构，在不同转速时使用不相同绕组，以最大限度地利用永磁体磁场；采用复合转子结构，转子增加磁阻段以控制电机

  方法往往不能满足规定的要求。为此，一些先进的操控方法在永磁同步电机调速系统中得到应用，包括自适应