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永磁同步電機(jī)原理、特點(diǎn)以及應(yīng)用

2019年3月4日 來(lái)源:防爆云平臺(tái)--防爆產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)平臺(tái) 防爆電氣 防爆風(fēng)機(jī) 防爆空調(diào) 防爆通訊 瀏覽 3320 次 評(píng)論 0 次

永磁同步電機(jī)

所謂永磁,指的是在制造電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)加入永磁體,使電機(jī)的性能得到進(jìn)一步的提升。而所謂同步,則指的是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與定子繞組的電流頻率始終保持一致。因此,通過(guò)控制電機(jī)的定子繞組輸入電流頻率,電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)速將終被控制。而如何調(diào)節(jié)電流頻率,則是電控部分所要解決的問(wèn)題。

永磁同步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)

永磁電動(dòng)機(jī)具有較高的功率/質(zhì)量比,體積更小,質(zhì)量更輕,比其他類(lèi)型電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩更大,電動(dòng)機(jī)的極限轉(zhuǎn)速和制動(dòng)性能也比較優(yōu)異,因此永磁同步電動(dòng)機(jī)已成為現(xiàn)今電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用多的電動(dòng)機(jī)。但永磁材料在受到振動(dòng)、高溫和過(guò)載電流作用時(shí),其導(dǎo)磁性能可能會(huì)下降,或發(fā)生退磁現(xiàn)象,有可能降低永磁電動(dòng)機(jī)的性能。另外,稀土式永磁同步電動(dòng)機(jī)要用到稀土材料,制造成本不太穩(wěn)定。

永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)

除了永磁同步電機(jī),異步電機(jī)也因特斯拉的使用而被廣泛關(guān)注。與同步電機(jī)相比起來(lái),電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總是小于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(由定子繞組電流產(chǎn)生)的轉(zhuǎn)速。因此,轉(zhuǎn)子看起來(lái)與定子繞組的電流頻率總是“不一致”,這也是其為什么叫異步電機(jī)的原因。

相比于永磁同步電機(jī),異步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是成本低,工藝簡(jiǎn)單;當(dāng)然其缺點(diǎn)就是其功率密度與轉(zhuǎn)矩密度要低于永磁同步電機(jī)。而特斯拉ModelS為何選用異步電機(jī)而不是永磁同步電機(jī),除了控制成本這個(gè)主要原因之外,較大的ModelS車(chē)體能夠有足夠空間放的下相對(duì)大一點(diǎn)的異步電機(jī),也是一個(gè)很重要的因素。

永磁同步電動(dòng)機(jī)怎樣產(chǎn)生動(dòng)力?

在交流異步電動(dòng)機(jī)中,轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的形成要分兩步走:第一步是定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)先在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出電流;第二步是感應(yīng)電流再產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。在楞次定律的作用下,轉(zhuǎn)子跟隨定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng),但又“永遠(yuǎn)追不上”,因此才稱(chēng)其為異步電動(dòng)機(jī)。如果轉(zhuǎn)子繞組中的電流不是由定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)的,而是自己產(chǎn)生的,則轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)無(wú)關(guān),而且其磁極方向是固定的,那么根據(jù)同性相斥、異性相吸的原理,定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就會(huì)拉動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),并且使轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)及轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)“同步”旋轉(zhuǎn)。這就是同步電動(dòng)機(jī)的工作原理。

根據(jù)轉(zhuǎn)子自生磁場(chǎng)產(chǎn)生方式的不同,又可以將同步電動(dòng)機(jī)分為兩種:

一是將轉(zhuǎn)子繞組通上外接直流電(勵(lì)磁電流),然后由勵(lì)磁電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場(chǎng),進(jìn)而使轉(zhuǎn)子與定子磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)。這種由勵(lì)磁電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的同步電動(dòng)機(jī)稱(chēng)為勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)。

二是干脆在轉(zhuǎn)子上嵌上永久磁體,直接產(chǎn)生磁場(chǎng),省去了勵(lì)磁電流或感應(yīng)電流的環(huán)節(jié)。這種由永久磁體產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的同步電動(dòng)機(jī),就稱(chēng)為永磁同步電動(dòng)機(jī)。

以下是通用汽車(chē)和奧迪的永磁同步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造:

永磁同步電機(jī)的應(yīng)用

永磁同步電機(jī)逐漸在工農(nóng)業(yè)中廣泛應(yīng)用,近十多年來(lái),由于新技術(shù),新工藝和新器件的涌現(xiàn)和使用,使得永磁同步電機(jī)的勵(lì)磁方式得到了不斷的發(fā)展和完善。在自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置方面,也不斷研制和推廣使用了許多新型的調(diào)節(jié)裝置。目前很多國(guó)家都在研制和試驗(yàn)用微型機(jī)計(jì)算機(jī)配以相應(yīng)的外部設(shè)備構(gòu)成的數(shù)字自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置,這種調(diào)節(jié)裝置將能實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)。

永磁同步電機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量的生產(chǎn)機(jī)械要求連續(xù)地以大致不變的速度單方向運(yùn)行,例如風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)、普通機(jī)床等。永磁同步電機(jī)成本較低,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢靠,維修方便,很適合該類(lèi)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)。

當(dāng)然,憑借永磁同步電機(jī)自身的優(yōu)勢(shì),廣大新能源汽車(chē)制造商永磁同步電機(jī),在電梯中也得到了廣泛的應(yīng)用。


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