永磁直流电机简介精品课件.ppt
永磁直流电机简介 Introduction of a permanent magnet（PM） DC motor 徐驰 电气0702,1,原理 电机的运行 机内主磁通 电流产生 永磁材料（经过磁化后拥有很强的磁场保持能力） 永磁直流电机与电磁式直流电机原理相似。唯一的区别就是磁通产生的方式 由电流励磁：电磁式电机 由永磁材料产生主磁通：永磁电机,2,Important characteristics of PMs（永磁材料） Magnetic performance: Br, Hc, BH(max), r field to magnetize (magnetizing force) Electric performance: Resistivity Thermal performance: Curie temperature working temperature temperature coefficients of Br and Hc thermal expansion,3, Mechanical properties density , hardness, Youngs modulus (E) 屈服强度yield strength (s) 抗拉强度tensile strength (b) 抗压强度compressive strength (bc or y) 抗剪强度shear strength (b) 抗扭强度torsion strength () 抗弯强度bending strength (bb or w) Chemical property corrosion resistance Manufacturablity, machinability Cost,4,PM类型,Alnico 铝镍钴合金，磁钢：由几种硬的强金属，如铁与铝、镍、钴等合成，有时是铜、铌、钽合成，用来制作超硬度永磁合金,5,Ferrite（铁素体）任何一组象陶瓷的非金属元素且通常为三氧化二铁和其它氧化物的铁磁化合物，尤指用于计算机存储元件、永久性磁铁及各种固态元件中以极高的电阻力为特点的此种化合物 MOx6(Fe2O3), where M can be Ba, Sr, Pb,6,rareearth 稀土元素的氧化物 samarium钐Sm neodymium钕Nd Common rare-earth PMs: SmCo, NdFeB,7,8,9,10,11,永磁直流电机的主要特点： 永磁电机不需要直流励磁电源。可以减少电源的耗电量，具有重要的经济价值 永磁电机没有励磁绕组，节省电机的用铜量，减少电气铜耗。特别是在微型和小容量范围内，电机的重量，体积，效率和成本都得到改善 电磁式电机中主磁通可以通过对励磁电流的调节来控制，但是永磁电机中永磁材料的磁场是恒定的，因此永磁电机电压调整率差，调速也只能通过改变电枢电压/电流来实现 设计永磁电机时，B由材料磁特性和磁路尺寸决定，因此是被间接决定了的 受材料限制，永磁电机以微型和小容量为主,12,结构特点,13,14,永磁直流电机有三种基本的结构 1、conventional slotted motor,15,特点： More durable and reliable than a slotless rotor The greater the number of slots, usually the less the cogging torque and torque ripple, and the less the electromagnetic noise. Rotor core skewing(时滞) can significantly reduce the cogging torque.,16,17,COGGING TORQUE是电机行业的一个专业名词，译为齿槽转矩，大小只和电机本身有关，反映的是电机本身的内在特性的综合指标。它的存在会使电机的振 动、噪声和控制向人们不希望的方向变化.所以它的大小是对电机品质的一个客观评价。 Characteristics of cogging torque: Cogging torque exists even if there is no current input. The average of cogging torque is zero. The number of cycle per revolution of the cogging torque is the least common multiple of poles number and teeth number. Cogging torque exists in PM brushed dc machines, as well as all other types of PM machines,18,2、slotless motor,19,特点 Extremely low cogging torque Gap between rotor core and pole shoes is larger, so larger volume of PMs are needed to get sufficient magnetic flux,20,3、moving-coil rotor（动圈式？）,21,Cylindrical outsidefield type,22,Cylindrical inside field type,23,Pancake movingcoil rotor,Disc types,24,Printed movingcoil motor,25,Three coil moving coil motor,26,特点： Field does not vary in iron cores Light weight Coggingless. Small inductance and good commutation.,27,工作特性,28,29,30,31,工作特性： 与电磁式电机类似 永磁无刷直流发电机由于电枢反应小，其外特性较硬；电机的输出电压与转速之间具有线性关系；由于永磁发电机没有励磁电流变化的时间常数和电抠反应电抗较小，其动态响应较快,32,永磁发电机VS电磁式发电机,33,34,永磁电动机工作曲线,35,机械特性,36,永磁直流电机类型与应用： 驱动用永磁直流电动机：录音机、摄影机、日用电器、汽车、仪器仪表、电动玩具等 永磁直流伺服电动机：自动化系统、测量装置、电子设备 永磁直流测速发电机 永磁直流力矩电动机：低速直接驱动系统 永磁直流低速测速发电机：伺服系统速度反馈器 永磁无刷直流电动机 永磁无刷测速发电机 永磁无刷直流力矩电动机：高真空、高冲击振动和高精度运行 ,37,永磁直流电机以电动机为主，又以驱动型永磁直流电动机和永磁直流伺服电动机占多数。永磁直流发电机以测速为主 由于永磁电机没有励磁绕组，体积小，重量轻，直流电机启动调速方便等特点，永磁直流电机广泛应用与现代技术，航空航天技术等,38,39,小结： 由电流励磁：电磁式电机 由永磁材料产生主磁通：永磁电机 PM：alnico ferrite rare-earth 永磁直流电机有三种基本的结构 Conventional slotted motor Slotless Moving-coil：cylindrical disc 磁通=const Cogging torque 功率损耗P,Reference： 1 Jacek F. Gieras，Permanent Magnet Motor Technology， pp. 119134 2 金孟加/沈建新，Modern Permanent Magnet Electric Machines Theory and Control，Ch3. Permanent Magnets，Ch5. PM Brushed DC Machines 3 陈峻峰，永磁电机上/下，机械工业出版社，第一章，第十二章 4 邱国平，永磁直流电机机械特性曲线的非常规测量, 微特电机1995年第2期 5 谢少军，永磁无刷直流发电机的工作特性研究，第28卷第1期，南京航空航天大学学报,40,Thanks,41,
