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为何永磁电机越来越受追捧?

2020-08-04 11:23:16     来源:电机技术内参        

【哔哥哔特导读】永磁体的放置方式对电动机性能影响很大。表面式转子结构——永磁体位于转子铁芯的外表面,这种转子结构简单,但产生的异步转矩很小,仅适合于启动要求不高的场合,很少应用。

近几年,电机行业最为高调的当属永磁电机了,受追捧的程度呈现出愈来愈烈趋势。究竟为何会有如此轰动效应,除了节能环保型经济发展模式的驱动外,深层次的助力因素当属永磁电机固有的特性。

电机

高能永磁材料(强磁材料)和电力电子技术方面取得的最新成就,极大推广了永磁电机的应用领域,机器人、航空航天、电动工具、发电机、新能源、各类医药装备和电动或混合动力汽车……等等,永磁电机无处不在,也无一例外宣示了这样一个事实:永磁电机拥有超越有刷换相直流电机、同步电机和感应(异步)电机这些传统电机的许多优点。

永磁电机超越传统电机的优点

(1) 转子铜损耗为零,自然效率更高;

(2) 单位体积高驱动转矩和输出功率,使紧凑型设计方案成为可能;

(3)3 免除了滑环、换相器、碳刷等,简化了电机结构和维护;

(4) 气隙磁通密度相对传统电机高,因而动态性能更好;

(5) 可以高功率因数运行;

(6) 简单的六相开关电压源就可以实现精准的转矩、转速和位置控制。

永磁同步电动机工作原理

永磁同步电动机主要是由转子、端盖及定子等各部件组成。永磁同步电动机的定子结构与普通的感应电动机的结构非常相似,转子结构与异步电动机的最大不同是在转子上放有高质量的永磁体磁极,根据在转子上安放永磁体的位置的不同,永磁同步电动机通常被分为表面式转子结构和内置式转子结构。

永磁体的放置方式对电动机性能影响很大。表面式转子结构——永磁体位于转子铁芯的外表面,这种转子结构简单,但产生的异步转矩很小,仅适合于启动要求不高的场合,很少应用。内置式转子结构——永磁体位于鼠笼导条和转轴之间的铁芯中,启动性能好,绝大多数永磁同步电动机都采用这种结构。

永磁同步电动机的启动和运行是由定子绕组、转子鼠笼绕组和永磁体这三者产生的磁场的相互作用而形成。电动机静止时,给定子绕组通入三相对称电流,产生定子旋转磁场,定子旋转磁场相对于转子旋转在笼型绕组内产生电流,形成转子旋转磁场,定子旋转磁场与转子旋转磁场相互作用产生的异步转矩使转子由静止开始加速转动。在这个过程中,转子永磁磁场与定子旋转磁场转速不同,会产生交变转矩。

当转子加速到速度接近同步转速的时候,转子永磁磁场与定子旋转磁场的转速接近相等,定子旋转磁场速度稍大于转子永磁磁场,它们相互作用产生转矩将转子牵入到同步运行状态。在同步运行状态下,转子绕组内不再产生电流。此时转子上只有永磁体产生磁场,它与定子旋转磁场相互作用,产生驱动转矩。由此可知,永磁同步电动机是靠转子绕组的异步转矩实现启动的。启动完成后,转子绕组不再起作用,由永磁体和定子绕组产生的磁场相互作用产生驱动转矩。

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