新能源汽车的主流趋势——永磁同步电机【技术周刊】

电机是将电能转换或传递的电磁装置，作为电能生产、传输、使用和电特性变换的核心装备，电机在现代的工农业生产生活中的重要越来越重要。由于电机种类和特性各不相同，本技术周刊将通过电路、应用解决方案、开发平台来详解通常用于高性能和高效电机驱动在新能源汽车领域已经成为主流的永磁同步电机（PMSM）。
 

所谓电机，顾名思义，就是将电能与机械能相互转换的一种电力元器件。当电能被转换成机械能时，电机表现出电动机的工作特性；当电能被转换成机械能时，电机表现出发电机的工作特性。电机主要由转子，定子绕组，转速传感器以及外壳，冷却等零部件组成。
 

永磁同步电机（PMSM）通常用于高性能和高效电机驱动。高性能电机控制的特点包括电机的全速平稳旋转、零速时的全扭矩控制以及迅捷的加速和减速。为了实现这种控制，矢量控制技术可用于永磁同步电机。矢量控制技术通常也称为磁场定向控制（FOC）【更多：永磁同步电机原理、特点、应用详解 】
 

根据MarketsandMarkets最新发布的市场研究报告，2022年全球运动控制市场（包括零配件：交流电机、电机、运动控制器、交流驱动器、电子驱动器；应用：包装、材料处理、金属加工、转换、定位）预计将达到228.4亿美元，在2016年和2022年期间以5.5%的年复合增长率增长。【更多：2022年全球运动控制市场规模将达到228.4亿美元】
 

电路精选

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电机俗称“马达”，在电路中用字母M表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。发电机在电路中用字母G表示。它的主要作用是利用电能转化为机械能。
 

控制电机的几种控制电路原理图

可用于多领域的电机功率驱动电路设计

步进电机工作原理及电路设计解析

解析全桥电机驱动电路工作原理

大型家用电器的无绳电动工具电路解析

 

产品动态

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在快节奏的世界里，永磁同步电机常用于牵引、机器人或航空航天的工业自动化需要更大的功率和更高的智能。英飞凌、ST、TI、 东芝等厂商也推出了相应的产品。
 

英飞凌推出iMotionTM模块化应用设计套件

ST推出兼具高性能和简易性的智能电机控制器

TI推出支持高性能动力系统应用的两款新型汽车电机驱动器

东芝全新的单芯片低脚数MCU实现多电机控制

新款电机驱动芯片适用于工业应用环境和汽车

 

应用方案

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矢量控制算法的基本思路就是将一个定子电流分解为磁场生成的分量和扭矩生成的分量。两个分量都可以在分解后单独控制。然后，电机控制器（矢量控制器）的结构就像单独激励的直流电机一样，可简化永磁同步电机的控制。
 

英飞凌PMSM电机控制系统的解决方案

Microchip无传感器永磁同步电机控制

TI永磁同步电机控制方案

Fairchild 200W 永磁同步电机驱动解决方案

意法半导体三相电机控制解决方案

 

技术资源

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永磁同步电机兼有感应电机和无刷直流机的特点。与无刷直流电机一样，转子上有永磁体，且定子上有绕组。不过，带有绕组的定子结构在电机气隙中产生正弦磁通密度，这与感应电机相似。在设计的过程中，厂商的开发指南、技术文档都是少不了的。
 

英飞凌永磁同步电机技术文档

Microchip永磁同步电机技术资料

NXP电机开发指南及技术专刊

ST永磁同步电机开发者手册

TI电机驱动与控制解决方案指南

 

开发平台

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永磁电机具有较高的功率/质量比，体积更小，质量更轻，比其他类型电动机的输出转矩更大，电动机的极限转速和制动性能也比较优异的特点，为了让永磁同步电机能够更好的发挥出优势，各大厂商也推出相应的开发套件。
 

Infineon永磁同步电机开发套件

Microchip永磁同步电机开发工具

NXP永磁同步电机开发套件

ST永磁同步电机开发资源

TI 永磁同步电机驱动开发套件

 

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