更新时间：作者：小小条
电流的大小和方向随时间周期性变化的电能形式，我们日常生活中的家庭用电均为交流电。
电流方向始终不发生变化的电能形式，分为两类：
• 平稳直流电：波形稳定无波动；
• 脉动直流电：波形存在脉动，但电流方向保持不变，仍属于直流电。
将其他形式能源（水能、热能、风能、柴油燃烧能等）转化为电能的机械装置，常见类型包括水轮发电机、汽轮发电机、风力发电机、柴油发电机等。
核心特点：品种规格较少，但单机容量大。依据电机基本原理，容量越大的发电机能量转换效率越高，不仅静音性更优，输出电能也更可观。
将电能转化为机械能的机械设备。
核心特点：品种规格繁多，适配场景广泛，但单机容量普遍较小。
采用永磁体建立磁场的电机，常见类型包括永磁同步电动机、永磁无刷直流电动机、永磁直流电动机、自启动永磁同步电动机、永磁同步发电机等。
• 自启动永磁同步电动机：与普通永磁同步电动机的核心区别是转子外缘开有槽，槽内嵌入导体（又称 “启动笼”），用于电机启动过程中的动力传递。
由冲压成型的定子冲片堆叠紧固而成，常用冲片厚度为 0.35mm 或 0.5mm。作为电机的核心导磁材料，铁芯的核心作用是增加电感线圈的磁通量，提升机电能量转换效率。
电机铁芯通常由定子和转子组成：定子为固定不动的部分，转子内嵌于定子内部并固定在转轴上。
电机内部的线圈组件，由导线按电机功率需求绕制一定圈数形成，按不同维度可分为多类：
• 按电流类型：直流绕组、交流绕组；
• 按布置方式：集中绕组、分布绕组；
• 按相数：单相绕组、多相绕组；
• 按安装位置：定子绕组、转子绕组；
• 按导线类型：软绕组（采用漆包圆线）、硬绕组（采用矩形导体 / 扁线）；
• 按绕制方式：叠绕组（相邻线圈呈叠加排布，后一线圈叠于前一线圈之上）、波绕组（串联线圈沿圆周呈波浪式依次排布）。
根据法拉第电磁感应定律，磁场变化时附近导体会产生感应电动势，其方向遵循楞次定律，该感应电动势即为反电势，分为空载反电势和负载反电势：
• 空载反电势：大小取决于转子永磁体磁场、定子绕组匝数和电机转速；
• 负载反电势：数值基本等同于外加电压。
对于已定型的通用永磁电机，反电势仅与转速呈严格正比关系 —— 转速越高，反电势有效值越大。反电势对永磁电机性能（启动转矩、最高转速、电机效率等）影响显著。
常见疑问解答：反电势并非越高越好，也非越低越好？
磁钢行业从业者常误以为 “磁密越高（永磁体成本越高），反电势越高，电机性能越优”，但实际需满足：反电势需控制在用户设计值的 ±5% 范围内。若反电势过高，电机最高转速可能无法达标；若反电势过低，会导致供给电机的电流增大，既浪费逆变器容量，又会增加电机损耗。
永磁体的特有现象，指定子不通电时，永磁体与定子铁芯之间相互作用产生的周期性转矩，又称定位转矩。
判断标准：磁滞转矩波形需呈周期性，且平均值为零（若平均值非零，说明仿真结果存在误差）。磁滞转矩会影响电机定位精度和伺服性能，还会引发转动脉动，进而产生振动或噪声，因此在电机设计中需严格限制其数值。
电机运行过程中产生的能量损耗，分为四类：
• 铜损（铜耗）：电流流过绕组时，因绕组电阻发热导致的损耗（绕组主要由铜材制成，故称铜损）；
• 铁损（铁耗）：铁磁性材料在交变或脉动磁场中产生的功率损耗，以热能形式释放；
• 机械损耗（风摩耗）：电机旋转过程中，因通风阻力、部件摩擦等产生的功率损耗；
• 附加损耗：绕组、铁芯、磁钢、结构件等导电材料在交变谐波磁场及漏磁场作用下产生的损耗，主要由谐波和漏磁引发。
导体在非均匀磁场中移动或处于随时间变化的磁场中时，内部感应电流导致的能量损耗，属于附加损耗的一部分。由于永磁体具有导电性，其涡流损耗会导致转子温升升高，可能引发永磁体不可逆去磁风险。
优化措施：电机设计中需通过技术手段降低涡流损耗，常用方法包括永磁体分段（分段数越多，涡流回路越短，损耗越小）、采用绝缘镀层、优化定子槽口结构、加大电机气隙等。
电机某部件温度与周围环境温度的差值，称为该部件的温升；各部件允许的最高温升极限称为温升限值。
重点控制部件：绕组、轴承、永磁体是温度最敏感的三个部件，需严格控制其温升。通过 EasiMotor 软件温升模块仿真得出的电机温升分布，若某部件温升超过限值，需采取技术措施优化。
以 N38 牌号钕铁硼永磁体为例，永磁电机设计需考虑最高工作温度和最大去磁磁场，准确计算永磁体工作点，确保工作点高于退磁曲线的拐点，并留有一定安全余量。
这一按最恶劣工况校核永磁体工作点的过程，称为最大去磁工作点校核（需通过仿真软件完成），是防止永磁电机发生失磁的核心技术保障。
通过 EasiMotor仿真软件仿真得出永磁电机磁场分布，永磁体向外磁路提供的总磁通与外磁路主磁通的比值，称为漏磁系数。
漏磁系数越大，说明永磁体利用率越低，但并非越小越好 —— 较大的漏磁系数可对电枢反应磁场起到分流作用，提升永磁体的抗去磁能力，因此设计时需综合权衡。
指输出量几乎不随输入量增加而变化的现象（如发电机输出电压饱和、电机输出转矩饱和等），本质是铁磁性材料的非线性特性导致。
电机常用的硅钢片材料，其 BH 曲线（磁化曲线）具有明显非线性：AB 段接近线性，随着磁场强度增加，磁感应强度快速上升；超过 C 点（拐点 / 饱和点）后，磁感应强度不再随磁场强度显著增加，此即为磁化曲线饱和，电机饱和现象正是由此引发。
永磁电机中为避免漏磁系数过大、永磁体利用率过低而采取的技术结构。
工作原理：使隔磁桥部位的磁密高度饱和，饱和后其磁导率接近空气，从而起到隔绝、减少漏磁的作用。从防漏磁角度，隔磁桥厚度越小，隔磁效果越好，但需兼顾高速电机的转子强度 —— 高速旋转时产生的变形力可能破坏转子结构，而隔磁桥是转子最薄弱的环节，因此高速电机设计需通过转子强度校核，确定合理的隔磁桥厚度。
英文全称为 Pulse Width Modulation，通过调制一系列脉冲的宽度，等效生成所需波形（含形状和幅值），并通过调节占空比（一个周期内信号处于高电平的时间占比）改变信号能量。
PWM 技术广泛应用于直流斩波电路、电机驱动和逆变电路中。
• 调速比：转矩不低于额定值时，电机最高转速与最低转速的比值；
• 调速范围：电机能够稳定运转的最低转速至最高转速区间。
• 开环控制：输入与输出未形成闭合回路，控制精度低、稳定性差；
• 闭环控制：将输出量反馈至输入端，与给定量比较校正，根据误差值调整输出，使输出更稳定。
转速反馈闭环控制：在执行电机上安装测速发电机或编码器作为反馈元件，实时检测电机转速与期望转速的误差信号，反馈至系统进行动态校正。其核心优势包括控制精度高、稳定性强、响应快、跟随性好，可实现恒转矩控制等。
根据功率公式（功率 = 转速 × 转矩），两种调速模式的核心特性的：
• 恒转矩调速：转矩保持不变，转速与功率呈正比；
• 恒功率调速：功率保持不变，转速与转矩呈反比。
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