今天的工程师的任务是应用无数的电机技术，因为大多数旋转运动最终由电机驱动。这里我们概述了驱动交流感应电机，永磁电动机和伺服电机的能力 – 三种主要技术，对于需要精确计量的扭矩，速度或定位的更大，更高端应用具有部分重叠的功能。
第3位技术：交流感应电机
在所有的迭代中，感应电动机引起磁力，其被用于输出旋转运动。固定外定子连接到外部电源; 这以旋转进程被馈送到转子的磁极，这导致电动机内的磁场的旋转。转子中的导杆与定子的磁场相互作用; 在那些条中感应出电流，这又产生被吸引到定子的磁场的磁场。
由于转子的感应电流和磁性使其跟随由定子产生的场，输出旋转运动。因为AC感应电动机增加了由其固定线圈包围的磁通，所以它是具有旋转的次级（转子）的变压器。转子电流对气隙磁通的影响导致转矩。
AC感应电机由制造商根据既定的国家电气制造商协会（NEMA）标准建立无数分数和积分马力额定值和相关的框架大小。这些交流感应电机是相当普遍的 – 工业的主力。
交流感应电机技术概述
感应电动机的定子由具有槽的薄的，高渗透性钢叠片组成; 叠片被固定在提供机械支撑的钢或铸铁框架中。接受外部电源的绕组穿过插槽。
AC感应器转子组件类似于由通过短路端环连接的铝或铜导电棒组成的笼，因此用于感应电动机的昵称鼠笼。
转子还具有叠片; 围绕叠片的径向槽包含杆。如上所述，当移动磁场在短路导体中感应电流时，转子转动，并且其旋转的速率是电动机的同步速度 – 由电源频率和定子极数确定。
同步速度是当电机以与电机的内部旋转磁场相同的速度旋转时电机可能旋转的最快理论速度。实际上，AC感应电动机是异步电动机（其中转子滞后于磁场速度），因此其转子必须比磁场或滑动更缓慢地旋转。这允许感应转子电流流动，并产生扭矩以驱动附接的负载，同时克服内部损失。
AC感应电机的力，转矩和速度能力： AC感应电机是单相或多相。单相交流电机适用于三相电源不切实际的无数低功率商业和工业应用; 他们没有效率，但可以持续一生。它们也按其启动方式进行分类，因为这些电机单独不产生启动转矩，但需要外部装置用于初始启动。
简单的分相（感应起动感应运行）电动机具有小规格起动绕组，其比主绕组具有更少的匝数以产生更多的电阻，并且将起动绕组的磁场设置在与主绕组不同的电角度，使电机旋转，直到达到额定转速的75％。然后较重线的主绕组保持电机运行。这种便宜的设计产生高的起动电流（额定的700至1000％），因此长时间的起动导致过热。适合的应用包括小型研磨机，鼓风机和低起动转矩应用，需要高达1/3马力。
分裂电容器电机是常见的，但慢慢被更有效的电机和变频驱动器（VFD）取代，我们将在以后探讨。分裂电容器电动机具有与启动绕组永久地串联连接的运行型电容器，使得一旦电动机达到运行速度则使辅助绕组成为辅助绕组。起动转矩为额定负载的30％至150％，不适合难以起动的应用。然而，起动电流小于额定负载电流的200％，使得它们适合于循环或频繁反转 – 在风扇，鼓风机，间歇调节机构和快速反转车库门开启器。
最强大的所有单相类型，电容器启动电容器运行电机具有与辅助绕组串联的启动电容器，以及与辅助绕组串联的运行型电容器，用于高过载转矩。一些具有更低的满载电流和更高的效率 – 因此比其他具有可比马力的单相电机运行更冷。成本更高，但这些电机在木工机械，空气压缩机，真空泵和其他1到10马力的高扭矩应用中是不可或缺的。
最后，廉价的阴极单相电动机只有一个主绕组。起始是通过部分地覆盖每个马达极的一部分的铜环 – 引起环形区域中的磁场滞后于未旋转部分中的磁场。两个场的反应导致轴旋转; 变化电压控制速度。这些是一次性电机，常见于家用风扇; 效率为20％以下。
三相异步电动机
远离最常见的工业电机是三相交流感应电机。单相电机是通用的，但三相（和其他多相）电机提供更高的功率和效率，并且不需要开关，电容器或继电器。更具体地，三相感应电动机具有高的起动转矩，因为六个极（仅60°分开）成对工作以提高功率因数，这在大型工业应用中也是有用的。
过大和过小
在选择更换电机之前仔细定义应用要求，或者为新设计选择一个：较小尺寸的电机表现出电气应力和过早失效。过大功率的电机（例如具有高锁定转子和击穿转矩）可能损坏其驱动的设备，并且以低于全额定负载运行，这是低效率的。
NEMA根据其电气设计将通用三相电机分类为A，B，C或D。例如，NEMA Design C电机具有较高的起动转矩，正常的起动电流和小于5％的滑差。
这些电机中的一些通过基本开关直接连接到线路电源; 其他的都配有Y型三角绕组或软起动器。然而，所有工业设计中大约有三分之一是可变负载应用，在这些设计中，电机越来越多地由VFD驱动（由于越来越复杂，可负担的半导体和电路）在过去二十年中激增。
在这些器件中，脉冲宽度调制（PWM）用于改变电机电压。反过来，诸如绝缘栅双极晶体管（IGBT）或栅极截止SCR（GTO）的固态开关执行PWM。这里，AC线电压被转换为DC，然后重新成形，使得电动机速度随着输出电压中的脉冲的频率而变化。PWM交流驱动允许宽的速度范围，可编程的加速和减速斜坡，良好的能源效率; 速度和扭矩精度在某些情况下可以与直流系统匹配。
•在其最简单的迭代中，伏特每赫兹 VFD操作通过跟踪电压幅度来保持电压和频率的比率恒定。这防止磁饱和（电机转子不能进一步磁化，导致高电流）; 要施加的电压是从保持气隙磁通所需的施加频率计算的 – 这种方法提供了可通过的速度控制，虽然没有直接控制电机转矩。
• 无传感器矢量控制还调制频率，但通过确定与用于近似转矩电流的电压同相的电流量来测量（和补偿）滑移 – 对于电流和电压之间的幅度和角度。这有助于即使在变化的负载下也能保持电机以目标速度运行。•稍微复杂一些的磁通矢量驱动器利用了这样的事实，即在感应电动机中，一些电流使转子磁化或磁通，以将其磁耦合到定子。
磁通矢量驱动器将该磁通电流保持在诱发磁场所需的最小值，同时独立地调制通过定子的转矩产生电流脉冲。
最后，称为磁场定向控制的VFD迭代将驱动器的电流调节器与自适应控制器配对，以独立地计量和控制电机转矩和电机磁通。这种驱动器可以与用于闭环伺服控制的编码器配对，但其一致的性能通常不需要反馈。扭矩输出从零到满负荷在无数的速度是一致的。
交流感应电动机限制
即使在复杂的VFD控制下，AC感应电机也具有固有的效率限制，如果需要低速度精度，则可能需要编码器进行反馈。此外，使用新的VFD改造现有设计可能是麻烦的，特别是当装配有较旧的电动机时。
为什么？其变频器的合成交流波形加速了加热（尽管先进性继续改善波形，更接近交流正弦波）。以小于50％基本速度扩展VFD动力电机的操作也是不可接受的; 现代逆变器电机具有更高的绝缘额定值，但在极端情况下需要单独供电的冷却风扇。
事实上，由任何AC电动机产生的废热能够降低对于电动机操作必不可少的绝缘。定子绝缘防止短路，绕组烧坏和故障：磁体线涂层使线圈内的线彼此绝缘; 槽电池和相绝缘（安装在定子槽中的复合片）屏蔽相对地; 定子清漆浸渍提高防潮性和整体绝缘。
NEMA为各种外壳和服务系数的电机设定特定的温度标准（在大多数情况下为1.5或更高）。这些标准基于绝热等级 – 通常为B，F和H.最高绕组温度额定值是总温度，基于104°F最大环境温度加上电机运行产生的温升。5 hp及更高，优质效率和变频器工作电机通常具有F级绝缘。除此之外，许多制造商设计他们的电机操作比他们的热类定义更酷。H级绝缘更少，保留用于重型，高温或高海拔条件。
另一个考虑因素是循环：为频繁反转而制造的电机可以承受它，但在其他情况下的启动 – 停止循环可能导致过热，因为在这些条件下的典型电机吸收额定运行电流的五到六倍，这加速了加热。在允许电机稳定到其最大连续工作温度之前，NEMA将三相连续负载感应电机连续两次启动。
最后，通常用于驱动三相AC感应电动机的VFD对惯性，马力，电动机引线长度和电力质量敏感，因此必须用满载和空载安培，基本速度和频率以及电动机编程最初连接到新电机时的电压。通常VFD还需要调谐，在此期间记录电机响应和电气特性。
第2位的技术：永磁交流电机
一种增量选择永磁交流（PMAC）电机具有与交流感应和伺服电机的功能部分重叠的功能，用于需要精确计量的转矩，速度或定位的更大，更高端的应用。
在PMAC中，安装在或嵌入在转子中的磁体与电动机的由电输入到定子产生的电流感应的内部磁场耦合。更具体地，转子本身包含永磁体，其或者表面安装到转子叠片组或嵌入在转子叠片中。如在常见的交流感应电动机中，通过定子绕组提供电功率。
根据定义，永磁场是恒定的，并且不会失效，除非在极端情况下磁体被滥用和由于过热而退磁。PMAC，PM同步和无刷ac是同义词。
永磁电机中的磁体
- 稀土元素是在周期表中省略的长中心两行中发现的30种金属; 它们用于许多现代应用中。由稀土金属制成的磁体是特别强的合金，具有具有高磁性混合物的晶体结构，这意味着它们容易在一个方向上排列，并且在其它方向上抵抗它。
- 发明于1940年代，在1966年发现，稀土磁铁比传统的铁氧体磁铁强大三分之一到两倍，在某些情况下产生高达1.4特斯拉。
- 永磁体用于MRI机，便携式电子装置，磁滞离合器，加速度计，以及最后但并非最不重要的永磁式旋转和线性电动机。
反电动势（EMF）是与导致其的电流相反的电压。事实上，当在载流衔铁（无论是转子或定子）和外部磁场之间存在相对运动时，在任何电动机中都会产生反电动势。随着转子旋转（有或没有施加到绕组的功率），机械旋转产生电压，因此实际上变为发电机。典型的单位是（V / krpm） – 伏特/（1,000rpm）。
PMAC电机具有正弦分布的定子绕组，以产生正弦反EMF波形。
所有PMAC电机需要匹配的PM驱动器进行操作; 它们不是为跨线启动而设计的。
PMAC兼容的驱动器（称为PM驱动器）用更传统的梯形波形的平顶替换为更接近PMAC反EMF的正弦波形，因此扭矩输出更平滑。相的每个换向必须重叠，每次选择性地触发多于一对功率开关器件。这些电动机驱动设置可作为开环系统在需要速度和转矩控制的中端性能应用中运行。这里，PMAC电机被置于矢量型控制下。
事实上，尽管PMAC需要专门为PM电机设计的驱动器，PM驱动器设置与用于交流感应电机的磁通矢量驱动器最相似，因为驱动器使用电流开关技术来控制电机转矩，同时控制转矩和磁通电流通过一个坐标系和另一个坐标系之间的数学密集变换。
这些PM驱动器使用电机数据和电流测量来计算转子位置; 数字信号处理器（DSP）的计算相当准确。在每个采样间隔期间，依赖于时间和速度的三相交流系统被变换成旋转的两坐标系，其中每个电流被表达并控制为两个矢量的和。
力，扭矩和速度
在PMAC电机中，速度是频率的函数 – 与感应电机相同。然而，PMAC电机以与定子绕组产生的磁场相同的速度旋转; 它是一台同步机。因此，如果磁场以1,800rpm旋转，转子也以1,800rpm旋转 – 并且来自驱动器的输入频率越高，电动机旋转得越快。
大多数同步电机制造商保持极数常数，因此输入频率决定了电机的速度。例如，对于具有六极的48框架电机，电机的驱动器输入频率必须为90 Hz，以获得1,800 rpm。要从10极180°电机中提取相同的速度，输入频率必须为150 Hz。计算极数和速度已知时所需的输入频率（Hz）：
PMAC电机适用于可变或恒定扭矩应用，其中驱动和应用参数指示在任何给定速度下产生多少扭矩。这种灵活性还使得PMAC适合于需要超高电动机效率的变速操作。
同步电机和开关磁阻运行
- 永磁交流（PMAC）电机是同步电机，意味着其转子以与电机的内部旋转磁场相同的速度旋转。其他交流同步技术包括磁滞电机，较大的直流励磁电机和公共磁阻电机。后者包括具有多个突起的定子和转子; 定子的磁极被缠绕有通电的绕组，而转子的可透磁的钢突起用作通过磁阻存储磁能的突极 – 利用磁通量遵循最小磁阻的路径的趋势，以便重复地对准转子和定子极。
- 注意，这种开关磁阻电动机迭代可以构造成提供高达200hp，与感应和PMAC电动机能力重叠。在开关磁阻电动机中，定子线圈以转子旋转被同步地激励，具有重叠的相位。虽然磁阻电动机通常用作开环步进器，但是它们的开关磁阻导数（有时也称为可变磁阻）通常在闭环控制下操作。事实上，步进电机有些类似于开关磁阻，并且步进到每个限定的转子位置，导致高重复性和精度。
- 开关磁阻电机产生高效率和控制，并在失速时产生100％的扭矩 – 对于需要保持的应用非常有用。最后，虽然必须克服转矩波动，但是开关磁阻电机可以以比PMAC更高的速度操作，因为它们没有反电动势约束。
齿槽 – 在电机旋转期间由于反复克服永磁体的吸引力和定子的钢结构而产生的不希望的急转 – 通常与PM电动机相关联。特别是在启动时，由于谐波，当转子磁体和定子绕组被激励时，齿轮转子由于转子磁体和定子绕组的相互作用而产生。齿轮又会导致噪音，振动和不均匀的旋转。可以利用许多减少齿槽效应的方法来消除扭矩和速度波动。一些PMAC电机设计有比等效交流感应电机更多的转子极，这有助于减少这些问题。
闭环功能
在特殊情况下，PMAC电机在使用速度反馈的闭环配置中使用。反馈允许驱动器跟踪精确的转子位置 – 提供真正的无限速度范围，包括零速度下的全扭矩。从外部源所需的速度参考可以是模拟或编码器信号，或来自反馈设备的串行命令，该反馈设备在轴上希望遵循。这通常是速度信号，有时在用作命令之前在驱动器中进一步处理。
限制和挑战
PMAC速度受反EMF限制，因为后EMF直接随电机速度增加。电机连接到电子驱动器，其电子部件设计用于最大电压高于额定驱动电压。通常，电动机和控制装置设计成在低于组件的最大电压下工作。但是，如果电机速度超过设计速度范围（由控制器供电或由负载驱动），则可能超过驱动器组件的最大电压，并导致故障。请注意，驱动器能够在正常工作时限制电机反电势。但是，如果驱动器在超速期间出现故障并失去控制，则它不能保护自身。
此外，PMAC电机控制需要一些技术知识来实施：虽然目前正在研究开始的PMAC电机，但所有市售的PMAC电机都需要PM兼容的驱动器来运行。
显着性
- 关于PMAC电动机，凸极性是指电动机转子旋转时电动机端子处的电动机电感的差异。该差异对应于定子转子的对准和不对准 – 电动机的驱动器在操作期间跟踪以监测转子位置的特性。
并非所有交流变频器都适用于PMAC电机的运行; 只有专门设计用于永磁电动机兼容性的驱动器才适合。这里，驱动编程中的参数通常允许操作者设置PM电动机的驱动。某些非专门设计的驱动器可以运行和控制永磁电机，虽然性能下降 – 如果电机或驱动器不匹配，可能会损坏电机或驱动器。
轴向和径向磁通电机
- 与包括永磁体的其它电动机设计一样，存在PMAC轴向磁通电动机。在这些电动机中，磁力（通过气隙）沿着电动机轴 – 沿着电动机长度的同一平面。轴向通量可以被认为具有与常规车辆上的盘式制动器相同的取向，因为盘在轴向通量设计中像转子那样旋转。径向磁通电动机是更传统的设计，其中磁力垂直于电动机轴的长度。
- 设计的外形决定了哪种方向最合适：机器是否需要更长，更薄的径向电机，或者是“煎饼”轴向设计更合适？最终确定因素可以是成本，因为一旦用于生产的模具，轴向设计提供等效扭矩，但是使用较少活性材料以获得更好的功率密度。虽然还不适合电梯应用，但工程师正在开发PMAC径向电机，以将轴向气隙PMAC设计合并到电梯中，不需要机房。
最后，高电流或工作温度可能导致PMAC电机中的磁体失去其磁性。永久磁铁，一旦消磁，即使电流或温度恢复到正常水平，也不能恢复。PM驱动器通过过流保护降低大电流退磁的风险。一些电机设计进一步最小化了使用高温磁铁，集成恒温器和电机工作温度限制的退磁的可能性。
3/3技术：伺服电机
伺服电机是使用反馈对系统进行闭环控制的电机，其中工作是变量。设计用于伺服操作的交流感应电机以直角缠绕两相。固定的参考绕组由固定电压源激励，而来自伺服放大器的可变控制电压的控制激励绕组。绕组通常设计为具有相同的电压 – 匝数比，使得在最大固定相位激励和最大控制相位信号下的功率输入处于平衡。任何设计用于伺服使用的电机通常比具有类似输出的其他电机小25至50％，并且减小的转子惯量使得响应更快。例如，AC伺服电机用于需要快速和精确响应特性的应用中 – 因此这些感应电机具有小直径，低惯量和快速启动，停止和反转。高电阻提供近乎线性的速度 – 转矩特性，用于精确控制。
换向基础
- 换向是指电流如何精确地传送到有刷DC转子的线圈阵列，以通过电刷和换向器产生所需的转矩。换向器安装在转子轴上并且包括垫，刷子搁置在垫上。
- 当转子旋转时，电流从电刷传导到换向器，然后传导到连接的线圈。有时术语换向用于指无刷直流电动机操作，即使电子器件和转子轴上的传感器代替任何电刷或换向器。在这种情况下，电流仍然由电子器件切换。
- 该术语在AC电动机的世界中失去意义，尽管有时错误地指示驱动器中如何产生AC电压。
绕组场直流电动机（转子中的铜段通过磁线绕组和定子绕组连接）是另一种选择。然而，更常见的是，紧凑的刷式DC电动机（其使用固定到电动机框架的内部的永久磁铁，加上旋转缠绕的电枢和换向电刷）用作伺服电机，因为速度控制容易：唯一的变量是施加到电压旋转衔铁。没有励磁绕组来激励，因此这些电机使用比缠绕DC设计更少的能量，并且具有比绕组励磁电机更好的功率密度。伺服内置有刷直流电机还包括更多的线绕在叠片上，以提高扭矩。
DC伺服控制：复杂
- 直流电机的可靠的速度控制很多。许多使用固态设备; 硅控整流器（SCR或晶闸管）是常见的，将AC线电压转换为施加到DC电动机电枢的受控DC电压。增加电压增加速度 – 所以这有时称为电枢电压控制。它对高达约3马力的电机非常有效，即使在降低的速度下也允许60：1的速度调节和恒定的转矩。
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另一方面，伺服控制器通过反馈控制到下一级 – 适用于更大的设计。
- 高压DC电机通常与SCR或PWM控制器一起使用，用于在整个速度范围内需要可调速度和恒定扭矩的应用中。
- 此处所示的SCR额定（通用电机）广泛应用于需要动态制动或可调节速度和反转的应用中。刷架设计提供容易进入，而刷子本身是大的延长的寿命。
三相PMDC电机（无刷电机）也通常用于伺服应用。 大多数无刷直流绕组以阵列互连，并且大多数单元在一个定子端处装配有三个霍尔传感器。这些霍尔传感器在转子的南磁极和北磁极通过时输出低和高信号，以允许以下的通电顺序和转子位置。
伺服应用中的永磁直流电机
- 今天，许多PM电动机是直流并用于需要可调节速度的伺服应用中。对于快速停止，这些可以通过利用动态制动（电动机产生的能量馈送到电阻网）或再生制动（电动机产生的能量返回交流电源）来最小化机械制动器尺寸（或消除制动器）。此外，PMDC电机速度可以平滑地控制到零，随后立即沿相反方向加速，而不进行电源电路切换。在典型的三相无刷直流电动机中，通电是电子控制的。在一些设计中，永磁体安装在定子上。更常见的设计包括具有堆叠钢叠片的定子和通过轴向槽的绕组; 永磁体安装在转子上。这里，定子绕组被梯形地缠绕以产生具有六步换向的梯形反EMF波形。无刷直流开关以预定义的换向顺序对变化的电动机相位进行通电。大多数单元在一个定子端装配有三个霍尔传感器，以允许以下的通电顺序和转子位置。输出扭矩具有相当大的扭矩波动，其在梯形换向的每个步骤发生。然而，由于高的转矩惯量比，无刷直流电机对控制信号变化做出快速响应，使其在伺服应用中非常有用。以允许以下的通电顺序和转子位置。输出扭矩具有相当大的扭矩波动，其在梯形换向的每个步骤发生。然而，由于高的转矩惯量比，无刷直流电机对控制信号变化做出快速响应，使其在伺服应用中非常有用。以允许以下的通电顺序和转子位置。输出扭矩具有相当大的扭矩波动，其在梯形换向的每个步骤发生。然而，由于高的转矩惯量比，无刷直流电机对控制信号变化做出快速响应，使其在伺服应用中非常有用。
在它们最基本的形式中，用于伺服电机的驱动器接收表示期望的电动机电流的电压指令。伺服电机根据惯性（包括伺服电机和负载惯量）阻尼和转矩常数建模。负载被认为是刚性耦合，使得自然机械共振安全地超过伺服控制器的带宽。电机位置通常由耦合到电机轴的编码器或旋转变压器测量。
基本伺服控制通常包含轨迹发生器和PID控制器：前者提供位置设定点命令; 后者使用位置误差来输出校正扭矩命令，该校正扭矩命令有时被缩放到用于特定电流（扭矩常数）的电动机的扭矩产生。
伺服电机的力，转矩，速度和其他因素的能力：与开环系统相比，Servocontrol表现出较小的稳态误差，瞬态响应和对负载参数的灵敏度。改善瞬态响应增加了系统带宽，缩短了建立时间和提高了吞吐量。最小化稳态误差提高了精度。最后，降低负载敏感性允许运动系统容忍电压，转矩和负载惯性的波动。
通常，轮廓被编程用于在时间，位置和速度方面定义操作的指令：数字伺服控制器将速度命令信号发送到驱动伺服电机的放大器。借助于解算器，编码器或用于反馈的转速计（安装在电机中或负载上），控制器然后将实际位置和速度与目标运动曲线进行比较，并校正差异。
伺服电机限制
最重要的是，伺服电机设计的性能的提高带来了显着增加的成本。
此外，存在两种情况，其中伺服电机效率下降 – 低电压和高扭矩。简而言之，伺服电机最常使用，因为它们能够产生高峰值转矩，从而提供快速加速 – 但是高转矩通常需要伺服电机运行其正常转矩范围的两到三倍，这降低了效率。
最后，伺服器被设计成在宽范围的电压下操作（因为这是它们的速度如何变化），但是效率随电压下降。
比较感应电机，交流永磁电机和伺服电机
设计师和汽车人员可以从寻找一个经验丰富的信息资源的供应商中获益，以帮助实际的电机选择。尽早让应用专家参与，因为他们可以帮助开发原型，定制电气和机械设计，安装和齿轮箱。这也降低了与较短的交货时间和紧急交货相关的成本。
最后，所有工业电机子类型都有优势和劣势，加上它们最适合的应用程序。例如，许多工业应用基本上是恒定扭矩，例如输送机。其它的，例如离心鼓风机，需要扭矩以速度的平方变化。相比之下，机床和中心卷绕机是恒定马力，随着速度增加扭矩减小。哪些电机最适合这些情况？正如我们将要探讨的，速度 – 扭矩关系和效率要求通常决定最合适的电动机。
每种电机类型的利弊概述
感应电机 |
PMAC |
伺服电机 |
|
| 速度 | 比PMAC电机的速度范围更小•速度范围是所用驱动器的功能 – 在编码器情况下为1,000：1，在磁场控制下为120：1 | VFD驱动的PMAC电机可用于几乎所有感应电机和一些伺服应用中•典型的伺服电机应用速度 – 10,000 rpm – 超出PMAC电机范围 | 达到10,000 rpm•无刷直流伺服电机也可在所有速度下运行，同时保持额定负载 |
| 效率 | 即使NEMA-premium效率单位在低负载下表现出降低的效率 | 比感应电机效率更高，因此在相同负载条件下运行更加凉爽 | 设计用于宽范围的电压（因为这是它们的速度如何变化），但效率随电压下降 |
| 可靠性 | 废热能够降低电机运行所必需的绝缘。•正常运行时的使用年限 | 较低的工作温度降低磨损，维护•延长轴承和绝缘寿命•坚固结构，可在恶劣环境中无故障运行 | 物理运动问题最小; 要求苛刻的伺服应用需要仔细的选型，否则可能会导致故障 |
| 动力密度 | 鼠笼式转子产生的感应固有地限制功率密度 | 稀土永磁体产生比感应类型更多的磁通（和合成转矩）用于其物理尺寸 | 具有高峰值转矩，可快速加速 |
| 准确性 | 磁通矢量和磁场定向控制允许舵机的一些精度 | 没有反馈，可能难以定位和定位到伺服电机的精确点 | 闭环伺服电机操作利用反馈将速度精度提高到基本速度的±0.001％ |
| 成本 | 初始成本相对较低; 更高的运营成本 | 具有更高的效率，因此他们的能源使用更小，并且其初始购买成本的全部回报更快地实现 | 价格可以是其他系统的十倍 |
PMAC与伺服电机
伺服电机用于低惯性和动态响应非常重要的运动控制应用中。事实上，许多用于伺服应用的电机类似于PMAC电机，但使用特殊的控制器（放大器）和反馈来控制位置，而不仅仅是速度。然而，伺服系统的价格可能很高 – 通常是等价的感应电机的10到20倍。需要近伺服性能的应用是PMAC电机的合适候选产品，受益于其性价比。例子：PMAC非常适合于典型的泵操作，其典型地以在最大速度的75％和85％之间的可变速度运行。
PMAC电机不适合典型的伺服电机应用，在PMAC电机范围内接近10,000 rpm。此外，没有PMAC的反馈，设计者可能发现难以定位并定位伺服电机必须经常提供的精确点。
现在将PMAC电机与最常用于伺服应用的产品（无刷直流电机）进行比较。传统的无刷直流驱动波形为梯形; 这里，两个电机的三个引线用于相位，第三个用于狩猎 – 所以它的定期变化的领域。相比之下，PMAC的三个引线被积极使用; 输入波形为正弦波，以提高效率，同时最小化噪声和振动。
如上所述，电动机定子绕组模式通常专用于特定波形形状。人们不能通过视觉检查来区分它们。
产生梯形波形的控制器比产生正弦波形的控制器成本更低。然而，正弦控制器和电机产生比梯形更一致的轴旋转 – 转子惯量，电机额定值和特定的控制器特性放大了性能差异。
一个警告：在低电压应用（低于110 V的任何电压）中，传统的无刷直流或交流感应电机仍然是PMAC电机的更好的选择 – 尽管有工作来解决在这些情况下出现的问题。
简而言之，无刷直流电动机通常构造用于低至12或24V的电压。然而，为该电压缠绕PMAC实际上取200或300hp并将其缠绕200V。这里，引线尺寸可以增长到平均咖啡杯的尺寸（正常结果）和缠绕这样的电动机的磁线（用机器或手）是有问题的，因为制造商在这种情况下必须相当广泛地重新设计定子和转子，以确保设置是物理上可能的。
感应电机和PMAC电机
对于交流感应电动机与PMAC电动机的苹果对比，我们必须考虑驱动器 – 因为后者需要驱动器进行操作，并且不能像典型的交流电动机那样直接连接到电源。
对于PMAC电机/驱动器设置，系统效率高于40％至超过120％负载。此外，PMAC电机表现出比等效感应电机更高的功率密度：稀土永磁体的物理尺寸比由感应电机的鼠笼式转子产生的磁能和合成转矩产生更多的磁通。在后者中，反电动势的影响也更明显：反电动势降低电流，并且工作以减慢电动机 – 并且随着速度增加而变大。当没有负载存在时，它接近输入电压幅度，降低效率。考虑一般情况下，某些PMAC电机的额定转矩为可变或恒定转矩，无反馈（开环）为20：1或闭环（带编码器）为2,000：1。
速度（输入频率）对PMAC电机效率的影响比对交流感应电机的影响小，这意味着在降低速度时节省能量。PMAC电机损耗（效率的倒数）比NEMA Premium感应电机低15％至20％。
根据电机规格，电气利用率和占空比，设计师可以在一年内在某一PMAC电机购买中实现全回报。PMAC效率等级是NEMA Premium之上的一到三个指数，比传统电机减少10％至30％的损失。电力估计占电动机总生命周期成本的约95％至97％，因此节能显着降低总投资。
总之，由于它们的同步操作，PMAC电机还提供更好的动态性能和速度控制精度 – 在高惯性定位应用中的一个好处。尽管具有驱动器的功率因数可能不如仅基于电动机的感应电机那样高，但是PMAC电动机通常由于更高的磁通量而提供更高的功率密度。因此，在给定的物理尺寸或者在较小包装中产生的相等扭矩可以产生更多的扭矩。最后，PMAC电机通常比交流感应电机运行更冷，导致更长的轴承和绝缘寿命。
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