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交流感应电机经济实惠，设计可靠，广 泛应用于工业和家用场景。例如，单相 电 机 常 用 于 小 型 应 用，如 压 缩 机 、风 扇 、搅 拌 器 、玩 具 和 钻 机 。三 相 设 计 主 要用于要求更高的场合，包括起重机、 破碎机和升降机。 交流同步电机 顾名思义，同步电机的转子转速与定子 磁场转速相同。感应电机的缺点之一， 就是运行所必需的滑差使其不适合需 要精确计时的应用，因为转速会随负载 的变化而变化。而交流同步电机没有滑 差，因此对于这些应用来说非常合适。 由于转速不受负载影响，同步电机通常 用于要求恒定转速的应用（如管道泵， 无论压力如何，流速均需保持恒定）。 为使电机正常运行，转子需要产生自己 的磁场。其原因在于转子的惯性，在大 型电机中尤其如此，惯性会阻止转子的 自启动以及与定子磁场同步。产生磁场 的方式通常有两种：向绕组提供直流电 流（励磁）或使用永磁体（非励磁）。负载 差异会导致相位滞后，但电机在电源频 率控制下可保持恒速旋转。 励磁转子 励磁同步电机的转子具有与定子绕组 相匹配的绕组。直流电源用于给转子中 的绕组通电，以产生恒定的磁场，使转 子与定子的旋转磁场相互作用并同步。 直流励磁电机通常用于需要小于1kW功 率的应用。 非励磁转子 非励磁同步转子采用铁磁材料代替电 流提供转子所需的磁场。非励磁转子设 计主要有三种类型：磁滞、同步磁阻和 永磁同步。 磁滞电机 磁滞电机转子的制造材料为具有宽迟 滞回线的多层材料，固定在坚固的非磁 性（通常为铝）芯周围。转子具有高保持 力，因此难以改变定子旋转磁场引起的 磁极。定子磁场在转子中产生涡流，从 而提供起动转矩。随着转子加速，磁滞 转 矩 渐 占 上 风，直 到 转 子 达 到 同 步 转 速，此时涡流转矩降至零，所有转矩都 由磁滞产生。 磁滞电机结构简单，安静并且可靠。它 们不需要励磁即可启动并顺畅同步，并 且启动和运行期间也不会消耗大量电 流。这类电机常用于需要恒定速度的设 备，以及噪声对应用的工作有害的设备 （如唱机转盘）。 同步磁阻电机 同步磁阻电机的转子由软磁材料制成， 具有可产生高磁导率和低磁导率区域 的特性。此类电机的转子和定子都采用 凸极结构。这种结构会产生较高的转矩 纹波，因此转子的极数通常少于定子， 以尽可能减小这种影响。 当 转 子 和 定 子 的 凸 极 对 齐 时，磁 阻 最 小，而当它们完全不对齐时，磁阻最大。 转子始终从高磁阻向低磁阻运动，从而 产生转矩。该转矩会将转子拉到离定子 最近的定子凸极上，并引起旋转。该系 统可通过设备进行控制，以提供连续的 旋转输出。 近年来，同步磁阻电机越来越受欢迎， 因为电子技术的发展让电机控制变得 更加容易。这类电机的设计也很简单， 并且成本效益高、坚固耐用、易于制造。 不过，它们需要复杂的驱动系统，这会 增加总体成本。高效率、易控制性以及 可靠性使该类电机成为许多应用的理 想之选，包括电动汽车和机器人。 永磁同步电机 永磁同步电机(PMSM)的转子使用磁铁 来 产 生 所 需 磁 场 。磁 铁 可 以 嵌 入 转 子 中，也可以固定在转子顶部。将磁铁固 定在转子表面意味着设计的机械性能 较弱，从而限制了电机的速度。表面磁 体还意味着设计的凸极的极性较低，几 乎完全依赖磁转矩。相比之下，嵌入式 11 |