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永磁直流行星齿轮电机(永磁体直流电机)

1. 永磁体直流电机

磁阻电机,一种连续运行的电气传动装置,其结构及工作原理与传统的交、直流电动机有很大的区别。它不依靠定、转子绕组电流所产生磁场的相互作用而产生转矩,而是依靠“磁阻最小原理”产生转矩。

所谓“磁阻最小原理”,即:“磁通总是沿着磁导最小的路径闭合,从而产生磁拉力,进而形成磁阻性质的电磁转矩”和“磁力线具有力图缩短磁通路径以减小磁阻和增大磁导的本性”。

此类电机是利用磁阻(magnetic reluctance),也被称为磁电阻(magnetic resistance)让电机产生旋转运动,就像电路那样,磁路中的磁通总是要沿着磁阻最小的路径闭合。

凸极率是转子叠片设计的直接结果,叠片的冲制用来切割出电机的等效气隙形状以控制磁通路径,冲制工艺还对d轴和q轴电感随着磁化电流变化而变化产生影响。由于冲制工艺增加了等效气隙,需要更大的励磁电流,导致功率因数cosφ. 变得更差。

磁阻电机的工作原理

磁阻电动机是利用磁阻最小原理,也就是磁通总是沿磁阻最小的路径闭合,利用齿极间的吸引力拉动转子旋转。为方便分析磁路,我们把相对的相分别标为a、b、c相,各相线圈由开关控制电流通断,约定转子启动前的转角为0度。

为了使转子继续转动,在转子转到30度前已切断A相电源在30度时接通B相电源,磁通从最近的转子齿极通过转子铁芯,于是转子继续转动,磁力一直牵引转子转到60度为止。

在转子转到60度前切断B相电源在60度时接通C相电源,磁通从最近的转子齿极通过转子铁芯,转子继续转动,磁力一直牵引转子转到90度为止。

当转子转到90度前切断C相电源,转子在90度的状态与前面0度开始时一样,重复前面过程,接通A相电源,转子继续转动,这样不停的重复下去,转子就会不停的旋转。

磁阻电机的结构

磁阻电机在转子旋转时,磁路的磁阻要有尽可能大的变化。所以,该电动机的定、转子均采用双凸极结构,并用硅钢片叠制而成。在每个定子磁极上都装有简单的集中绕组,并把径向相对的两个定子磁极上的绕组以串联或并联的方式构成一相。

在转子上无任何绕组,也无永磁体。按照电动机的相数,可分为奇数相和偶数相。按照电动机的磁路结构,可分为两极型长磁路结构和四极型短磁路结构。按照电动机的通电励磁模式,有单相励磁和多相励磁之分。

电机转子无永磁体,允许较高的温升。由于绕组均在定子上,电机容易冷却。效率高,损耗小。转矩方向与电流方向无关,只需单方相绕组电流,每相一个功率开关,功率电路简单可靠。转子上没有电刷,结构坚固,适用于高速驱动。

磁阻电机的应用

近年来磁阻电机的应用和发展取得了明显的进步,已成功地应用于电动车驱动、通用工业、家用电器和纺织机械等各个领域,功率范围从10W~5MW,最大速度高达100000 r/min。

1.磁阻电机电动车应用

磁阻电机最初的应用领域就是电动车。目前电动汽车和电动自行车的驱动电机主要有永磁无刷及永磁有刷两种,然而采用开关磁阻电机驱动有其独特的优势。当高能量密度和系统效率为关键指标时,开关磁阻电机变为首选对象。

2.磁阻电机纺织工业应用

近十年来我国纺织机械行业的机电一体化水平有了较明显的提高,在新型纺织机械上普遍采用了机电一体化技术。这项技术的内容包含了先进的信息处理和控制技术,即以计算机为核心,有PLC、工控机、单片机等组成的控制系统;先进的驱动技术,有变频调速,交流伺服,步进电机等;检测传感技术和执行机构;精密机械技术等。

3.磁阻电机焦炭工业应用

磁阻电机因其启动力矩大、启动电流小,可以频繁重载启动,无需其他的电源变压器,节能,维护简单,特别适用于矿井输送机、电牵引采煤机及中小型绞车等。

我国研制成功110kW的开关磁阻电机用于矸石山绞车、132kW的开关磁阻电机用于带式输送机拖动,良好的启动和调速性能受到工人们的欢迎。我国还将开关磁阻电机用于电牵引采煤机牵引,运行试验表明新型采煤机性能良好。此外还成功地将开关磁阻电机用于电机车,提高了电机车运行的可靠性和效率。

4.磁阻电机在家电行业的应用

磁阻电机的发展状况

众所周知,磁阻电机驱动系统是一种高效的电机系统,其综合性能超越以往各种传统电机,效率、性能、数字智能化控制等方面,都具有不可比拟的优势,而且在某些特定领域如15万转以上的超高速领域具有无可替代性。但是,另一方面,为什么这一优秀的动力产品在我国没有真正普及呢?本文将系统的回答这一问题。

一、磁阻电机的技术状态

和大部分圈外人士所认识的不同,不同于变频电机,磁阻电机驱动系统的技术极其复杂而体系。其中电机本体的电磁计算和结构工艺技术,可以说是所有电机里面最复杂的,至今在我国没有合理的动态数学模型用来揭示其复杂的内部微观特性,也就是说开关磁阻电机典型的非线性特征,难于具体把握。

总体而言,我们可以简单的根据技术状态,把开关磁阻电机一分为二,一是普通基础技术产品,一是高精度技术产品。所谓普通基础技术产品,就是依据其根本原理,而研究、产生的最基础的产品,就像第一代计算机,粗大笨重、精度差、计算速度慢。

高精度技术产品则不然,其从电机设计、工艺、控制技术等各个环节,都采用科学开发模式和先进技术,并使用高精度加工设备和工艺,针对各个应用设备的细节特性而具体设计

2. 永磁体直流电机工作原理

工作原理:电机里边固定有环状永磁体,电流通过转子上的线圈产生安培力,当转子上的线圈与磁场平行时,再继续转受到的磁场方向将改变,因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触,从而线圈上的电流方向也改变,产生的洛伦兹力方向不变。

3. 永磁体直流电机建模报告

宽频电动车是由控制器、电池、电机 组成,是通过控制器的调节和控制,保持电池和电机三者在工作状态中最大限度的兼容,从而使电能达到最高效最稳定的工作系统。

宽频动力系统 3D空间建模技术,改造了电动自行车行业维持已久的电机结构,将电机常规矩形线槽改为橄榄形,使线圈更加均匀的分布在电机磁槽里,这样磁场分布更均匀,电能使用就更稳定更高效,同时将电机相同空间内将高性能稀土永磁体数量增加20%,磁通道密度更高,电流通过磁通时产生的扭力就更大更稳定高效。

4. 永磁直流电机百科

“永磁同步直线电机”是交流电机,因为无论作为发电机还是电动机使用,它的定子绕组中电流都是交流的,而它的动子(振子)上有永磁体,需要绕组也无电流。

1.“永磁”指的是电机的转子(对旋转电机)或动子(对直线电机)上有永磁材料。

2.“同步”指的是电机的转速(对旋转电机)或运动速度(对直线电机)与电枢绕组中通入电流的频率能保持一定的严格的比例关系。而直流电的频率是0,所以你只要看到电机名字中有“同步”一词,就立刻可以判断它是属于交流电机!

3. “直线”指的是电机中运动部分所做的是直线运动,与传统的电机中转子做“旋转”运动区分。

5. 永磁体直流电机原理

直流变频器是把工频市电转换为直流电源,输出频率可变的电源,使电动机的转速随电源频率变化。

交流市电→直流→可控交流→交流变频电动机。直流变频器是把工频市电转换为直流电源,输出可控的直流电源,此直流电源控制电动机转速。交流市电→直流→可控直流→直流变速电动机。或者可以理解为交流是变频率,直流是变转速

6. 永磁体直流电机的作用

永磁无刷直流电动机是由一块或多块永磁体建立磁场的直流电动机,其性能与恒定励磁电流的他励直流电动机相似,可以由改变电枢电压来方便地调速。与他励式直流电动机相比,具有体积小、效率高、结构简单、用铜量少等优点,是小功率直流电动机的主要类型。永磁直流电机按照有无电刷可分为永磁无刷直流电机和永磁有刷直流电机。永磁直流电机是用永磁体建立磁场的一种直流电机。永磁直流电机广泛应用于各种便携式的电子设备或器具中,如录音机、VCD机、电唱机、电动按摩器及各种玩具,也广泛应用于汽车、摩托车、干手器、电动自行车、蓄电池车、船舶、航空、机械等行业,在一些高精尖产品中也有广泛应用,如录像机、复印机、照相机、手机、精密机床、银行点钞机、捆钞机等。

7. 永磁体直流电机功率由什么决定

1)高效率:永磁无刷直流电动机在所有电动机中效率最高,这是因为励磁采用了永磁体,没有功率消耗。没有机械式换向器和电刷意味着机械摩擦损耗低,因此效率更高。

  2)体积小:最近高能量密度永磁体(稀土永磁体)的引入使永磁无刷直流电动机能获得非常高的磁通密度,这就相应地有可能获得高转矩,从而能使电动机体积小而且重量轻。

  3)易控制:永磁无刷直流电动机与直流电动机一样易于控制,因为在电动机的全运行过程中控制变量容易获得,且保持不变。

  4)易冷却:转子中没有环行电流,因此永磁无刷直流电动机的转子不会发热,仅在定子上有热量产生。定子比转子更易于冷却,因为定子是静止的,且位于电动机的边缘。

  5)低廉的维护、显著的长寿命和可靠性:没有电刷和机械式换向器就不需要相关的定期维护,排除了相关部件出现故障的危险。因此,电动汽车电机的寿命仅随绕组绝缘、轴承和永磁体寿命而变化。

  6)低噪声:由于采用电子换向器,而不是机械式换向器,故不存在与换向器相伴随的噪声。驱动逆变器的开关频率足够高,致使谐波噪声处于听不见的范围。

但是,永磁无刷直流电动机也有如下一些缺点:

  1)成本:稀土永磁体比其他永磁体昂贵得多,故导致电动机成本上升。

  2)有限的恒功率范围:大的恒功率范围对获得高的车辆效率是至关重要的。永磁无刷直流电动机不可能获得大于基速两倍的最高转速。

  3)安全性:在电机制造过程中,由于大型稀土永磁体可以吸引飞散的金属物体,故可能有危险性。万一车辆失事,若车轮自由地自旋,而电动机仍然由永磁体励磁,则在电动机的接线端将出现高电压,可能会危及乘客或援救者。

  4)磁体退磁:永磁体可被大的反向磁动势和高温退磁。对每一种永磁材料,其临界去磁力是不同的。当冷却电动机时,特别是如果电机构造紧凑,必须非常小心。

  5)高速性能:永磁体采用表面安装方式的电动机不可能达到高速,这是因为受限于转子磁轭与永磁体之间装配的机械强度。

  6)永磁无刷直流电动机驱动中的逆变器故障:由于永磁体位于转子上,永磁无刷直流电动机呈现的主要危险在于万一逆变器出现短路故障。这样,旋转的转子总是被励磁,从而持续地在短路绕组中感生电动势。在短路绕组中,极大的环流和相应的大转矩将堵转转子。车辆的一个或几个车轮停转的危险是不可忽视的。若后轮被堵转,而前轮在旋转,则车辆将会失去控制转动。若前轮被堵转,则驾驶者将无法对车辆进行方向控制。若只有一个车轮被堵转,将诱发使车辆旋转的侧滑转矩,这使得车辆难以控制。除这些车辆可能发生的危险之外,还应注意,逆变器短路引起的大电流将导致永磁体处于退磁和毁损的危险之中。

  永磁无刷直流电动机驱动的开路故障不会直接危及车辆的稳定性。但是,由于开路导致的无法控制电动汽车电机将带来车辆控制方面的问题。因为磁体总是在励磁,且不能予以控制,所以很难控制永磁无刷直流电动机,使故障最小化。档永磁无刷直流电动机运行在恒功率区时,这是一个特别重要的问题。在恒功率区中,由定子所产生的磁通与磁体产生的磁通反向,并使电动机以较高转速旋转。如果定子磁通消失,磁体产生的磁通将在绕组中感生一个大的电动势,该电动势可危及电子元器件

8. 永磁体直流电机转子铁芯设计

根据电机结构理论可知,无刷电机主要由定子铁芯、定子绕组线圈、转子铁芯、转子绕组线、永磁体、转轴、轴承、电机机座以及电机外壳等组成。无刷电机的永磁体一般都是放在转子铁芯里面,而定子铁芯里面没有永磁体。转子铁芯里面具体放置几块永磁体,需要根据电机额定功率、额定电压以及额定电流按照一定公式计算而定。

9. 永磁性直流电机

利用万用表就可以检测它,方法是:将万用表量程拨到直流电压10V档,表笔分别与电机的两个电极链接,用手转动电机转子,如果表针偏向一方,则证明电机是好的;如果不动,则是坏的。

原理:永磁式直流电机也可以视为发电机。

10. 永磁体直流电机的建模

永磁电机和直流电机是两种不同的概念。

采用永久磁铁制作的电机叫永磁电机,不用永久磁铁(用电磁铁)的称非永磁电机;用直流电的叫直流电机,不用直流电(用交流电)的是交流电机。永磁电机可以是直流电机,也可以是交流电机(例如家用微风吊扇);同样,不用永久磁铁的可以是直流电机,也可以是交流电机,甚至是交直流两用的。

永磁电机意思是利用永磁体提供磁场的电机。

与电励磁电机相比,永磁电机,特别是稀土永磁电机具有结构简单,运行可靠;体积小,质量轻;损耗小,效率高;电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点,因而应用范围极为广泛,几乎遍及航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。

永磁直流电机按照有无电刷可分为永磁无刷直流电机和永磁有刷直流电机。永磁直流电机是用永磁体建立磁场的一种直流电机。永磁直流电机广泛应用于各种便携式的电子设备或器具中,如录音机、VCD机、电唱机、电动按摩器及各种玩具,也广泛应用于汽车、摩托车、电动自行车、蓄电池车、船舶、航空、机械等行业,在一些高精尖产品中也有广泛应用,如录像机、复印机、照相机、手机、精密机床、银行点钞机、捆钞机等。

稀土永磁电机是70年代初期出现的一种新型永磁电机,由于稀土永磁体的高磁能积和高矫顽力(特别是高内禀矫顽力),使得稀土永磁电机具有体积小、重量轻、效率高、特性好等一系列优点。

由于稀土永磁材料的磁性能优异,它经过充磁后不再需要外加能量就能建立很强的永久磁场,用来替代传统电机的电励磁场所制成的稀土永磁电机不仅效率高,而且结构简单、运行可靠,还可做到体积小、重量轻。既可达到传统电励磁电机所无法比拟的高性能(如特高效、特高速、特高响应速度),又可以制成能满足特定运行要求的特种电机,如电梯曳引电机、汽车专用电机等。稀土永磁电机与电力电子技术和微机控制技术相结合,更使电机及传动系统的性能提高到一个崭新的水平。从而提高所配套的技术装备的性能和水平,是电机行业调整产业结构的重要发展方向。

稀土永磁电机的应用范围极为广泛,几乎遍及航空、航天、国防、装备制造、工农业生产和日常生活的各个领域。它包括永磁同步电动机、永磁发电机、直流电动机、无刷直流电动机、交流永磁伺服电动机、永磁直线电机、特种永磁电机及相关的控制系统,几乎覆盖了整个电机行业。

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