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人类最早发明的电机是利用天然磁铁建立磁场的。1821年9月，法拉第发现通电导线在磁场中会受到力的作用，他第一次实现了把电能转化为机械能，从而在实验室建立了最初的电机模型，被认为是世界上第一台电机。1831年，在发现电磁感应现象之后不久，法拉第利用电磁感应原理发明了世界上第一台真正意义上的电机——法拉第圆盘发电机。1832年，斯特金发明了换向器，制作了世界上第一台能够连续运动的旋转电机。1845年，英国的惠斯通用电磁铁代替永久磁铁，并取得了专利权，这是增强发电机输出功率的一个重要措施。1967年，杉钴永磁材料的出现，开创了永磁电机发展的新纪元。随着科学技术的发展，各类电机不断问世，电机的种类越来越多。主要分为直流电机和交流电机两大类，而交流电机主要分为异步电机和同步电动机。异步电机结构简单，造价低廉且文护较少，可应用于在环境恶劣的场合，但也存在不少缺点，运转过程中电机发热导致转子电阻变化从而影响矢量控制性能。在交流调速系统发展初期，异步电动机在调速系统中得到了广泛的应用。相反，在变频器出现之前，同步电机的应用相对较少，主要是因为同步电机在工频电源下，静止的电机转子在定子旋转磁场的一个周期内受到的平均转矩为零，即同步电机无法实现自启动。因此，在变频器的广泛应用之前，在工业应用中对同步电机进行调速是及其困难的。在大功率范围内的同步电机应用也往往是用来改善电网功率因数，直到变频电源技术的发展，才解决了上述问题，最终推动永磁同步电动机在工业调速系统中的发展与应用。随着永磁材料性能的提高和价格的降低，以永磁同步电机为执行机构的交流调速系统已经成为当今调速系统的主流。交流永磁电机根据电机主磁场在定子绕组中感应出的电动势波形的不同，主要分为两大类：相感应电势波形为梯形波的称为无刷直流电机(The Brushless DC Motor，简称BLDC)，相感应电势波形为正弦波的称为永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM)。为产生恒定转矩，控制BLDC需要三相对称方波电流，而控制PMSM则需二相对称正弦电流。永磁电机相反电动势与电流关系波形PMSM按永磁体所在的位置不同，可分为旋转磁极式和旋转电枢式；按所使用的永磁材料种类多少可分为单一式结构和混合式结构；按永磁体形状分为瓦片形磁极、弧形磁极、环形磁极、星形磁极和爪极式磁极；按永磁体在转子上的安置方式可分为表贴式、内嵌式和内埋式结构。由于永磁材料的磁导率与空气的磁导率十分接近，因此对于表贴式永磁同步电机而言，交直轴电感基本相等，属于隐极电机；而内嵌式永磁同步电机与内埋式永磁同步电机的直轴磁路与交轴磁路不同，所以交直轴电感也不同，属于凸极式电机。表贴式永磁同步电机的永磁体由外包钢膜贴于转子表面，交直轴电感较小，可快速获得感应电流，无磁阻转矩部分，因此可获得较好的线性转矩特性，多用于要求快速响应的随动系统，但此类转子结构限制了它在高速场合的应用，防止永磁体由于较大的离心力而飞出。内埋式永磁同步电动机由于永磁体埋入转子内部，解决了因离心力而使磁铁飞出的问题，永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计此类结构的电机存在磁阻转矩，可提高电机的功率密度，但制造工艺难度大导致价格昂贵且漏磁系数较前者大永磁同步电机的发展与永磁材料技术的发展进步息息相关。目前，永磁同步电机采用的永磁材料主要有铁氧体、招線钴和稀土永磁材料三大类。其中，稀土永磁材料主要包括钱铁硼和杉钴。杉钴永磁材料性能好、价格昂贵，在使用这类材料时，各国研究开发的重点是航天航空用的电机和追求高性能而价格不是主要考虑范围的高科技领域。1983年，随着磁性能比杉钴更高而价格相对较低的钱铁硼永磁材料出现，国内外研究幵发的重点转移到民用和工业用的电机上。国外主要开发数控机床、计算机硬盘驱动电机和机器人用的无刷直流电机，国内主要开发各种工业调速系统用的高效永磁同步电机。到20世纪90年代初期，钱铁硼永磁材料已经占据了世界铁磁市场50%份额。近年来，随着钱铁娜永磁材料耐高温性能的不断提高和价格的再次降低，钱铁硼永磁电机在日常生活、工农业生产和国防等方面得到更为广泛的应用，正在向着高功能化、大功率化和微型化方向发展，永磁电机的品种和应用领域也将不断扩大。23246
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