微型同步电动机的结构和工作原理

传真机、磁带录音机和各种精确的计时或记录装置中，往往需要一种能在电源电压波动或负载转矩变化时仍可保持转速恒定不变的电动机。 额定功率从零点几瓦到数百瓦的各种微型同步电动机就是在一定的输出功率范围内具有这种恒速特性的同步电动机（简称微电机）。
微型同步电动机是一种不需要外加直流电源的小容量的单相同步电动机，所使用的是单相交流电源，具有体积小、结构简单、运行可靠及转速恒定等特点，广泛应用于自动化装置、记录仪器、录音机、电影机设备中。
微型同步电动机的定子与单相异步电动机的定子结构基本相同，均为单相绕组。为了产生旋转磁场，其定子也有电容式和罩极式。
转子按结构形式不同，可分为反应式、磁滞式和永磁式。
1.反应式同步电动机

反应式微型同步电动机如同大型同步电动机一样，不能自行起动， 必须装起动绕组以产生起动转矩。 起动转矩是由转子上的笼型起动绕组产生的，在转子加速到接近同步转速时，转子在磁场中被磁化，形成磁性固定不变的磁极。
当转子转速与旋转磁场的同步转速稍有差异时，就会使磁感线扭曲，而磁感线总是力图沿磁阻最小的路径通过，于是便有迫使转子纵轴向旋转磁场轴线重合的磁阻转矩产生，最终使转子在磁阻转矩的作用下与旋转磁场同步旋转。
反应式同步电动机的转子是由既不用直流电流励磁，本身又无磁性的导磁材料制成的，转子的极性由定子旋转磁场磁化而来，故称反应式电动机。
反应式微型同步电动机结构简单， 成本低廉， 可以用于记录仪表、 摄像机、 录音机及复印机等设备中。
2.磁滞式同步电动机
磁滞式同步电动机的转子由硬磁材料制成，预先不进行磁化，外表呈光滑圆柱形或圆片形，转子中间开槽使转子沿不同方向的磁阻不同，在定子旋转磁场的作用下，产生磁阻转矩。
转子磁滞材料层用硬磁材料制成，硬磁材料的磁滞现象十分突出，具有较宽的磁滞回线，其剩磁和矫顽力都很大。当定子磁极旋转一角度θ后，转子上已被磁化的磁性并未消失，即旋转磁场与转子磁极轴线之间将出现空间位置的夹角θ，即磁滞角。磁滞角θ的存在使旋转磁场对转子磁极的作用力F分解为径向作用力Fn和切向作用力Ft。切向作用力Ft可形成磁滞转矩，使转子开始旋转。
磁滞式同步电动机是受磁滞转矩和磁阻转矩共同作用而旋转的。
3.永磁式同步电动机
永磁同步电机自从20 世纪30 年代问世，随着铝镍钴永磁、铁氧体永磁，特别是稀土永磁(如钕铁硼)等新型永磁材料的出现，磁性能有了很大提高，许多电励磁电机改用永磁体励磁。不仅可以部分替代传统的电励磁电机，而且可实现电励磁电机难以达到的高性能。在工农业生产、航空航天、国防和日常生活中得到广泛应用，产量急剧增大。

永磁式同步电动机的转子由永久磁钢制成，定子绕组与电源接通后产生旋转磁场，定子旋转磁场与永久磁铁相互吸引的结果是在转子上产生了与旋转磁场转向一致的电磁转矩，使转子随着旋转磁场以也以同步转速n1旋转。

与普通同步电机一样，永磁式微型同步电动机采用异步起动法：在起动过程中，转子上的鼠笼起动绕组在定子绕组产生的旋转磁场下产生异步转矩，使电机起动。当电机转子转速接近同步转速n1时，定子旋转磁场与永久磁铁相互吸引，转子被“牵入同步”， 一起以同步转速旋转。 这时， 由于转子与旋转磁场已无相对运动， 起动绕组便不起作用。
永磁式同步电动机功率小，结构简单，在电气仪表中应用较多。
永磁同步电机最大特点就是效率高,体积小。
(1) 高功率因数、高效率
永磁同步电机与异步电机相比，不需要无功励磁电流，功率因数更高进而定子电流和定子铜耗相对较小
稳态运行时没有转子铜耗，进而可以因总损耗降低而减小风扇容量甚至去掉风扇
效率比同规格异步电机可提高2 %～8 %
(2) 体积小、重量轻
高性能永磁材料应用使功率密度得到提高，相比起同容量的异步电机，其体积和质量都有较大减少
(3) 可靠性高
与直流电机和电励磁同步电机相比,无电刷,结构简单,系统的可靠性提高