004永磁同步电机的工作原理：大白话详细讲解从最简单的直流有刷电机到永磁同步电机是如何转动起来的

PS：讲解永磁电机之前，先从小时候赛车上用的最简单的直流有刷电机讲解做一个铺垫。

1.直流电机的工作原理

在介绍永磁同步电机的工作原理之前先回顾一下直流电机是如何工作的。

直流电动机主要由定子与转子组成。这也是所有电机所具备的。

对于直流电机来说定子包括：主磁极，机座，换向极，电刷装置等。转子包括：电枢铁芯，电枢绕组，换向器，轴和风扇等。

那么直流电动机是如何转动起来的呢：首先当电枢转了180°后，紫色导体转到 N极下，绿色导体转到S极下时，由于直流电源供给的电流方向不变，仍从电刷 A流入，经紫色和绿色导体后，从电刷B流出。这时紫色导体受力方向变为从右向左，绿色导体受力方向是从左向右，产生的电磁转矩的方向仍为逆时针方向。因此，电枢一经转动，由于换向器配合电刷对电流的换向作用，直流电流交替地由绿色导体和紫色导体流入，使线圈边只要处于N 极下，其中通过电流的方向总是由电刷A 流入的方向，而在S 极下时，总是从电刷 B流出的方向。这就保证了每个极下线圈边中的电流始终是一个方向，从而形成一种方向不变的转矩，使电动机能连续地旋转。

直流电机的旋转原理

2.永磁电机是如何转起来的

先看一个简单的示意图，固定一个磁铁，当另一个磁铁靠近时，就会自动吸引，N极就会被S极吸引，旋转到离S极最近的距离。

当移动非固定的磁铁时，会发现固定的磁铁会跟着旋转。

假设移动的这个磁铁围着固定磁铁转圈，那么固定磁铁围绕着中心，会跟着旋转起来，这也就是永磁电机的雏形，固定的磁铁我们可以把它看成永磁电机的转子，就是一个永磁体，那么外围移动的磁铁是怎么回事，如何实现？

再回过头来我们分析一下，移动的磁铁能够带动固定磁铁旋转，他们并没有接触上，到底是什么起的作用呢？对的，是磁场，外面移动磁铁其实就是一个旋转的磁场，带动里面的磁铁旋转。

但是，在前的介绍中已经说了，电机无非由定子和转子构成，转子刚才已经说了，就是那个固定的磁铁，就是一个永磁体来充当，那么定子就是外面移动的磁铁了，定子定子顾名思义是固定的呀，怎么能够移动产生选装的磁场呢？别着急，待我慢慢给你分析。

法拉第（Michael Faraday，1791-1867）大家都认识吧，别告诉我说你不认识，哈，真不知道的自己去搜，在这我只告诉你是英国的一个物理学家。法拉第可以说是实验物理学家的代表，一生做了无数次的实验，遍布整个电磁学领域，其中最具代表性的，就是电磁感应定律了：磁通量变化产生感应电动势，也就是通常说的磁生电。

既然有了磁生电，在大家印象中是不是还有电生磁呀，线圈通电后，就会产生磁场，接下来看一下法拉第做的另一个实验。

将水银注入一个圆形容器里面，中间放置一块永磁体，一根长的导线一端悬挂，另一端浸入容器里的水银里面，最后再外接一个直流电源。原理也很简单，永磁体产生的磁场与导线产生的磁场相互作用，产生一个使导线绕轴旋转的力。

所以，既然定子不能动还要像上面的可移动磁铁一样产生一个旋转的磁场，通过这个实验是不是有思路了呢，我们在定子上缠上线圈，然后给它通电，这样不就有磁场了，那么如何让磁场转动起来呢，这样我们把定子上的线圈分为几个部分，比如分成3个部分，分别依次给每个部分通电，这样一个旋转的磁场不就有了吗。

那么问题又来了，如何快速切换通电顺序呢，其实真正在永磁电机的应用中，通入的是三相相差120°的正弦电压，通过矢量运算得出一个转动力矩带动转子旋转，需要先将三相转换成两相静止，再将两相静止转换成两相旋转，这叫做PARK、CLARK变换，包括SVPWM这些在后面会专门拿出章节来进行讲解。

永磁电机

有一个三相绕组，空间和相位都差120°，合成起来是一个旋转的磁动势.