目前我们所使用的永磁同步震动电机是从绕线式转子同步震动电机发展而来的,前者用永磁转子代替了绕线式转子,不仅简化了震动电机的结构,同时也提高了震动电机的可靠性。现在的永磁震动电机转子一般由强抗退磁性的材料做成,克服了绕线式转子材料的缺点,使得永磁同步震动电机具有体积小,重量轻,效率高等优点。目前,永磁同步震动电机已被广泛应用于多个领域,例如国防,工业机器人,数控机床,工程机械等。
永磁同步震动电机的主要结构可分为定子和转子两大类,其定子与绕线式同步震动电机的定子结构基本相同,但是转子结构不同。根据转子结构的不同永磁同步震动电机可分为凸极式和嵌入式两类。
永磁同步震动电机矢量控制中的坐标系统一般分为三类,分别是:(1)定子三相静止坐标系(ABC坐标系)。永磁同步震动电机的定子由对称的三相绕组构成,三相之间数值相等,空间上角度相差120度,构成了A-B-C三相静止坐标系。(2)定子静止两相坐标系(αβ坐标系)。为了对三相静止坐标系进行简化,将相互之间相差120度的三相坐标变为相互垂直的两相坐标,其中两相坐标系中的α轴与三相坐标系中A轴相互重合,而β轴逆时针超前α轴90度,两种坐标之间转化的前提是产生的磁动势相同。(3)转子旋转坐标系(dq0坐标系)。将两相垂直的绕组旋转,就产生旋转的磁动势,形成旋转坐标系,dq0坐标系固定在转子上,q轴逆时针超前d轴90度。
在永磁同步震动电机的暂态过程中,电流,电压,转速,磁链等参数往往用微分方程来表示,其表示方式有多种,而其转子旋转坐标系(dq0坐标系)下的数学模型被称为同步震动电机的基本方程式。这种数学模型清晰表明了电流,电压,磁链等参数在dq0坐标系下的基本关系,利用它能简便的对永磁同步震动电机的动态性能进行分析和研究,它也是研究永磁同步震动电机最主要和普遍的数学模型。
由于永磁同步震动电机的定子和转子之间的相对运动,使得在暂态时的电耦合关系非常复杂,从而震动电机数学模型的建立也变得非常困难,所以,为了简化分析,通常假设被研究的震动电机满足下列条件:
忽略磁滞,磁饱和和涡流的影响。为了在分析中运用叠加原理,必须假设磁路是线性的;
忽略磁场的高次谐波,这样的条件下可以保证定子绕组产生的磁动势是正弦分布;
定子三相绕组在数值上大小相同,在空间上相互对称,三相绕组的轴线相互之间相差120度;
实际震动电机中的绕组,比如转子绕组,永磁体绕组等,都简化为两条分别在d轴和q轴短路的绕组且转子上无阻尼绕组。
满足以上条件的震动电机一般被称为理想震动电机,根据专家学者的实验验证表明,理想震动电机的计算结果与实际震动电机的计算结果十分接近,其误差在工程上规定的范围之内,因此在对实际震动电机的研究中,往往把实际震动电机当做理想震动电机来研究。