標題: 永磁電動機原理 [打印本頁]

作者: 電子黑    時間: 2016-6-29 23:25
標題: 永磁電動機原理
 
永磁直流電機
Direct Current Permanent Magnet Motor

永磁直流電機是用永久磁體來建立電機所需的磁場,無需另用電源進行勵磁。在電動機課件欄目里,在介紹電動機原理時磁場是永磁體產生的,那個八槽直流電動機原理模型是用一個U形永久磁鐵來產生磁場。在過去由于永磁體磁性能差,磁力弱又易退磁,只在一些出力小的電機中使用,多用在玩具與教學儀器中。近十多年永磁電機得到飛快發(fā)展得益于永磁體的飛速發(fā)展,永磁直流電機也從玩具、儀器儀表、家電走向交通工具等大型電機。 

永磁直流電機的工作原理、結構與普通直流電機相似,只是用永磁體磁極代替用電流勵磁的磁極,本節(jié)介紹一個小型永磁直流電動機的結構,永磁直流發(fā)電機的基本結構與之相同就不再介紹。 

這是一個四極直流電機,下圖為電機的四個永磁體磁極,排列在同一圓周上。

永磁體磁極

釹鐵硼是目前最好的永磁體材料,磁力非常強大、矯頑力很高,性能好的永磁電機多選用釹鐵硼做磁極。磁極固定在機殼內,機殼就是磁軛,為電機提供磁路。

永磁直流電機定子

在下圖中用藍色的磁力線表示電機的磁路。

永磁直流電機的磁路

永磁電機不需勵磁電流發(fā)熱較少,但機殼為防鐵粉污染多為密封,一般通過機殼外周多個散熱片進行散熱;端蓋板延伸到機殼外兼做機腳,整個構成電機的定子機座,通過機腳來安裝固定電機。

永磁電機定子外殼

永磁直流電機的轉子由轉子鐵芯,轉子繞組、換向器、轉軸構成,與普通直流電機的轉子一樣,有關內容請參考電動機課件欄目直流電動機一節(jié)。

永磁直流電機轉子

電流通過電刷連接轉子繞組,四極電機一般有四組電刷,一同裝在刷架上,共同構成電刷組件。下圖顯示了轉子與電刷組件的相對位置。

永磁直流電機轉子與電刷

把轉子與電刷組件插入定子,如下圖

永磁直流電機組裝圖

下圖為合上端蓋的永磁直流電機剖面圖

永磁直流電機結構圖

下圖為永磁直流電機外觀圖。

永磁直流電機

永磁同步電動機
Permanent Magnet Synchronous Motor

近些年永磁同步電動機得到較快發(fā)展,其特點是功率因數高、效率高,在許多場合開始逐步取代最常用的交流異步電機,其中異步起動永磁同步電動機的性能優(yōu)越,是一種很有前途的節(jié)能電機。 

在本網“電動機系列”欄目中“同步電動機原理”一節(jié)中已講到有永久磁鐵轉子的同步電動機原理模型,本節(jié)將進一步介紹永磁同步電動機的原理與結構。

永磁同步電動機的定子結構與工作原理與交流異步電動機一樣,多為4極形式,三相繞組按3相4極布置,通電產生4極旋轉磁場。下圖是有線圈繞組的定子示意圖。

定子鐵芯與繞組

下圖是裝在機座里的定子。

機座與定子

永磁同步電動機與普通異步電動機的不同是轉子結構,轉子上安裝有永磁體磁極,下左圖就是一個安裝有永磁體磁極的轉子,永磁體磁極安裝在轉子鐵芯圓周表面上,稱為凸裝式永磁轉子。磁極的極性與磁通走向見下右圖,這是一個4極轉子。

凸裝式永磁轉子

根據磁阻最小原理,也就是磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合,利用磁引力拉動轉子旋轉,于是永磁轉子就會跟隨定子產生的旋轉磁場同步旋轉。

下左圖是另一種安裝有永磁體磁極的轉子,永磁體磁極嵌裝在轉子鐵芯表面,稱為嵌入式永磁轉子。磁極的極性與磁通走向見下右圖,這也是一個4極轉子。

嵌入式永磁轉子鐵芯

下左圖也是一種嵌入式永磁轉子,永磁體嵌裝在轉子鐵芯內部,為防止永磁體磁通短路,在轉子鐵芯開有空槽或在槽內填充隔磁材料。磁極的極性與磁通走向見下右圖,這也是一個4極轉子。

嵌入式永磁轉子鐵芯-2

下圖為裝上轉軸的嵌入式永磁轉子

嵌入式永磁轉子

在轉子鐵芯兩側裝上風扇然后與定子機座組裝成整機,見下圖。

永磁同步電動機剖面圖

這種永磁同步電動機不能直接通三相交流的起動,因轉子慣量大,磁場旋轉太快,靜止的轉子根本無法跟隨磁場旋轉。這種永磁同步電動機多用在變頻調速場合,啟動時變頻器輸出頻率從0開始上升到工作頻率,電機則跟隨變頻器輸出頻率同步旋轉,是一種很好的變頻調速電動機。 

通過在永磁轉子上加裝籠型繞組,接通電源旋轉磁場一建立,就會在籠型繞組感生電流,轉子就會像交流異步電動機一樣起動旋轉。這就是異步起動永磁同步電動機,是近些年開始普及的節(jié)能電機。

為了安裝籠型繞組,在轉子鐵芯疊片圓周上沖有許多安裝導電條的槽,在轉子鐵芯內部嵌裝永磁體,永磁體安裝方式有多種,也可以按前面介紹的形式安裝。這里的安裝方式見下圖,這也是一個4極轉子,為了防止永磁體的磁通通過轉軸短路,在轉軸與轉子鐵芯間加裝有隔磁材料,轉子的磁通走向見下圖左。

籠型繞組永磁轉子鐵芯

籠型轉子有焊接式與鑄鋁式:在轉子每個槽內插入銅條,銅條與轉子鐵芯兩側的銅端環(huán)焊接形成籠型轉子;與普通交流異步電動機一樣采用鑄鋁式轉子,將熔化的鋁液直接注入轉子槽內,并同時鑄出端環(huán)與風扇葉片,是較廉價的做法,下圖是一個鑄鋁式籠型轉子。

籠型繞組永磁轉子

把轉子與定子、機座等部件進行組裝,組裝成的整機剖面圖見下圖。

籠型繞組永磁同步電動機剖面圖

異步起動永磁同步電動機可以直接接通三相交流電源使用,方便又節(jié)能。

 



作者: 111林二    時間: 2018-7-9 16:01
有沒有圖紙?
作者: tudouchen    時間: 2018-7-30 16:22
有圖有真相,對于外行的我都看懂了。




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