近年来,永磁电机在电机行业中最受瞩目,其普及程度也越来越强烈。为什么会有这么轰动的效果?除了节能环保经济发展模式的驱动,深层次的助推因素属于永磁电机的固有特性。
高能永磁材料(强磁性材料)和电力电子技术的最新成果极大地推动了永磁电机的应用领域,如机器人、航空航天、电动工具、发电机、新能源、各类医疗设备以及电动或混合动力汽车等。永磁电机无处不在,他们无一例外地声明,永磁电机具有超越刷式换向DC电机、同步电机和感应(异步)电机的传统。
永磁电机超越传统电机的优点
(1)转子铜损为零,自然效率较高;
(2)高驱动扭矩和单位体积输出功率使紧凑设计成为可能;
(3)3)滑环、换相器、碳刷等。省略,简化了电机的结构和维护;
(4)气隙磁通密度高于传统电机,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可以实现转矩、速度和位置的精确控制。
永磁同步电动机工作原理
永磁同步电机主要由转子、端盖和定子组成。永磁同步电机的定子结构与普通感应电机非常相似。转子结构与异步电机最大的区别在于转子上放置了优质的永磁磁极。根据永磁体放置在转子上的位置,永磁同步电机通常分为表面转子结构和内置转子结构。
永磁体的放置对电机性能有很大影响。表面转子结构——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,只适用于起动要求低的场合,很少使用。内置转子结构——永磁体位于鼠笼式导杆与转轴之间的铁芯内,具有良好的启动性能,大多数永磁同步电机都采用这种结构。
永磁同步电机的启动和运行是由定子绕组、转子鼠笼绕组和永磁体产生的磁场相互作用而形成的。电机静止时,定子绕组中引入三相对称电流,产生定子旋转磁场。定子旋转磁场相对于转子旋转在笼形绕组中产生电流,形成转子旋转磁场。定子旋转磁场和转子旋转磁场相互作用产生的异步转矩使转子在静止时开始旋转。在这个过程中,转子永磁磁场的转速与定子旋转磁场的转速不同,会产生交变转矩。
当转子的转速接近同步转速时,转子永磁磁场的转速与定子磁场的转速接近相等,定子磁场的转速略高于转子永磁磁场的转速,两者相互作用产生转矩,将转子拉入同步运行。在同步运行状态下,转子绕组中不产生电流。此时,只有转子上的永磁体产生磁场,与定子的旋转磁场相互作用,产生驱动力矩。因此,永磁同步电机由转子绕组的异步转矩启动。启动后,转子绕组将不再工作,永磁体和定子绕组产生的磁场将产生驱动力矩。
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