在空载状态下运行的同步电动机称为同步补偿机，亦称同步调相机，是一种专用于改善电网功率因数的同步电动机。由于不带任何机械负载，同步补偿机的输入功率仅供给电机本身的损耗，所以运行时电机的电磁功率和功率因数都近似为零。如果忽略补偿机的全部损耗，则电枢电流全部为无功分量，按电动机惯例，同步补偿机的电压方程为

同步补偿机与同步电动机相比，具有如下特点：

（1）同步补偿机的额定容量是指它在过励时的视在功率，额定容量时的励磁电流称为额定励磁电流。

（2）同步补偿机的转子一般做成凸极式，它的转速不高，一般为750~1000r/min。由于运行时不拖动任何机械负载，所以它的轴要较同容量的同步电动机细小，气隙也比同步电动机小。

永磁同步电动机的定子与普通电励磁电动机相同，定子绕组为对称三相短距、分布绕组，与交流电网相连，定子电流为三相正弦电流；永磁同步电动机的转子与普通电励磁电机不同，转子的磁极由不同形状的永磁体构成。根据永磁体材料种类、安置方式及永磁体充磁方向的不同，可以形成不同的磁路结构。

1．永磁体材料种类不同

根据电动机中永磁体所用材料种类的多少，可以形成单一式磁路结构和混合式磁路结构。单一式磁路结构的永磁体由一种材料构成，是最常用的磁路结构。若永磁体采用两种或两种以上材料构成，则称为混合式磁路结构，所示为由两种材料构成的永磁同步电动机的混合式磁路结构。混合式磁路结构能充分发挥永磁材料的优势，提高电动机的性能。

2．永磁体安置方式不同

按永磁体在转子上的放置方式不同，又可以形成表面式和内置式磁路结构。表面式磁路结构又分为凸出式和嵌入式，表面凸出式的转子永磁体磁极直接粘贴在转子铁心表面，由于永磁体的磁导率与空气相近，所以这种磁路结构与电励磁同步电机的隐极转子结构相似，但计算气隙比电励磁电机大很多，同步电抗的标幺值比传统同步电机小得多；表面嵌入式的转子永磁体磁极置于转子表面的槽内，这种磁路结构与电励磁同步电机的凸极转子结构相似，但由于交轴气隙磁导大于直轴气隙磁导，所以其交轴同步电抗大于直轴同步电抗，与传统凸极同步电机相反。表面式磁路结构具有加工和安装方便的优点；内置式磁路结构的转子永磁体磁极置于转子铁心内部，加工和安装工艺复杂，漏磁大，但可以放置较多的永磁体以提高气隙磁密，减少电机的重量和体积。

3、永磁体充磁方向不同

根据永磁体充磁方向不同，则可形成径向和切向两种磁路结构。径向磁路结构的转子永磁体磁极沿径向磁化，多用于稀土永磁材料的永磁电机；切向磁路结构的转子永磁体磁极沿切线方向磁化。

异步起动永磁同步电动机是具有自起动能力的永磁同步电动机，同时具有感应电动机和电励磁同步电动机的特点。异步起动永磁同步电动机的基本结构如下图所示，其定子结构与感应电动机基本相同，电动机的转子上除装有永磁体磁极外，还装有笼型起动绕组。起动时，定子绕组通入三相电流，在气隙中形成以同步转速旋转的气隙磁场，该磁场与转子笼型绕组中的感应电流相互作用产生具有驱动性质的异步转矩，这与普通感应电动机相似；当转子旋转时，转子永磁体在气隙中形成以转速旋转的磁场，该磁场在定子绕组中感应频率为的一组三相电流，该电流与永磁体产生的磁场相互作用，在转子上产生一个制动性质的电磁转矩，这种情况与同步发电机三相稳态短路时相似。起动时的合成电磁转矩是和的叠加。正常运行时，转子运行在同步转速，笼型转子不再起作用，其工作原理与电励磁同步电动机基本相同。

调速永磁同步电动机又称为正弦波电流驱动永磁无刷电动机，其定子结构与普通感应电机相似。与异步起动永磁同步电动机不同的是，由于采用了变频起动，所以转子上没有用于起动的笼型绕组，转子的磁路结构形式多种多样，通过选择适当的永磁体结构和表面设计确保其能够产生正弦分布的气隙磁场，定子由正弦波脉宽调制的电压型逆变器供电，三相电流为正弦或准正弦波。

严格地讲，调速永磁同步电动机是一种典型的机电一体化电机，它不仅包括电机本体，而且还涉及位置传感器、电力电子逆变器以及驱动电路。

调速永磁同步电动机的转速是通过调节供电变频器的频率来调节的，变频器输出定子电流的大小取决于负载，受发热的限制，频率取决于转子的实际位置和转速，转子转速越高，变频器的输出频率越高。转子的位置需要通过高精度的位置传感器连续测量获得，定子三相电流的通断受控于转子的位置，以使定子电流的通断频率与转子转速同步，所以，调速永磁同步电动机属于自控式同步电动机。

永磁同步电动机的分析方法、基本方程和运行特性与电励磁同步电动机相似，可以采用分析传统同步电动机的方法来研究，但由于转子磁路结构的特殊性，分析时需要注意以下几方面：

（1）根据转子永磁体的磁路结构，确定它是隐极式还是凸极式。

（2）转子永磁体磁极产生的主磁通是无法调节的。

（3）由于转子永磁体的存在，电动机起动时的转矩—转差率曲线与电励磁同步电动机不同。