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永磁电机与电子和微电子控制技术的结合应用

更新日期:2015-04-13 | 点击: 次 | 一键收藏本论文

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硕士论文 早在五十年代,美国 GE 公司就研制了一批数百瓦的永磁同步电动机,德国西门子也研究并推出了各种不同用途、性能良好的永磁同步电动机,七十年代后期就生产出了 30 千瓦的电机。随着新型永磁材料的大量使用,使得转子永磁体的剩余磁密、矫顽力、最大磁能积等性能有了很大的提高,在提高电机性能的同时减小了电机的体积。

  1 永磁材料的发展

  永磁材料根据成分可分为永磁铁氧体、铝镍钴系合金、铁铬钴系合金、稀土永磁材料。稀土永磁又可分为钴永磁材料与钕铁硼永磁材料。钴永磁材料的磁能积可达碳钢永磁的 150多倍、铝镍钴永磁材料的 3--5 倍 ,永磁铁氧体的8~10倍,更具有温度系数低、磁性稳定、矫顽力高达的优点。钕铁硼永磁材料为第三代稀土永磁材料,其剩磁、矫顽力和最大磁能积比钴永磁材料高,不易碎,有较好的机械性能,合金密度低,有利于磁性元件的轻型化、薄型化、小型和超小型化。

  2 永磁电机的磁路分析

  2.1 永磁最佳工作点分析

  如图 1。



  3 永磁电机的拖动控制特性

  永磁同步电动机由于应用了高磁能积的永磁材料,其电动机的运行过程将比异步电动机具有不定的特性,该电动机一般也制成与异步电动机相似的电动机,即电动机的定子与异步电动机一样,转子、高磁能的永磁材料。电机在起动过程中,其起动电流将比用铁氧体永磁同步电动机大,比异步电动机起动更大。原因是在起动过程中永磁体将发出电机的能量,电机起动时,不但消耗异步电机起动时的能量(产生空载起动电流),还将克服发电机的能量,因此它的起动电流是很大的。

  永磁同步电动机的永磁转子,其磁场的分布是比较复杂的,在不同频段下,可能产生不同的高次波,如果此高次波与异步电动启动过程中产生的高次波叠加,在此情况下,反映在电流的大小上,其电流值一般将大于额定电流值,这种大电流往往就影响变频电源的最大工作电流的选择。

  4 永磁电机的优势

  永磁同步电机的外特性效率曲线相比异步电机,在轻载时效率值要高很多。因为通常电机在驱动负载时,很少情况是在满功率运行,在实际运行的电机 90% 以上是工作在额定功率的 70% 以下,电机通常工作在轻载区。对异步电机来讲,其在轻载时效率很低,而永磁同步电机在轻载区,仍能保持较高的效率,其效率要高于异步电机 20% 以上。

  同时,永磁同步电机功率因数高低不受电机极数的限制,在电机配套系统允许的情况下,可以将电机的极数设计的更高,相应电机的体积可以做得更小,电机的直接材料成本更低。

  5 结束语

  永磁同步电机是众多高新技术和高新技术产业的基础,它与电子技术和微电子控制技术相结合,可以制造出许多新型的、性能优异的机电一体化产品和装备。近几年随着设备装备的不断提高,对永磁电机控制精度也在不断提升,电机生产厂家随之与变频器厂家不断努力深化合作,正向着着提供机电一体化解决方案的服务商方向迈进。

  参考文献

  [1] 王秀和 . 永磁电机[M]. 北京 : 中国电力出版社 ,2007.

  [2] 唐任远 . 现代永磁电机[M]. 北京 : 机械工业出版社 ,2005.

本文出自:http://www.compare2hosts.com/lunwen/wuxiandiandianzixue/lw201590072.html

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