永磁發(fā)電機(jī)原理

1、1 磁路結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)計(jì)算 永磁發(fā)電機(jī)與勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的最大區(qū)別在于它的勵(lì)磁磁場(chǎng)是由永磁體產(chǎn)生的。 永磁體在電機(jī)中 既是磁源， 又是磁路的組成部分。 永磁體的磁性能不僅與生產(chǎn)廠的制造工藝有關(guān)， 還與永磁 體的形狀和尺寸、 充磁機(jī)的容量和充磁方法有關(guān)， 具體性能數(shù)據(jù)的離散性很大。 而且永磁體 在電機(jī)中所能提供的磁通量和磁動(dòng)勢(shì)還隨磁路其余部分的材料性能、 尺寸和電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)而 變化。此外，永磁發(fā)電機(jī)的磁路結(jié)構(gòu)多種多樣，漏磁路十分復(fù)雜而且漏磁通占的比例較大， 鐵磁材料部分又比較容易飽和， 磁導(dǎo)是非線性的。 這些都增加了永磁發(fā)電機(jī)電磁計(jì)算的復(fù)雜 性，使計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度低于電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)。 因此，必須建立新的設(shè)計(jì)

2、概念，重新分析和改 進(jìn)磁路結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)； 必須應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法， 研究新的分析計(jì)算方法， 以提高設(shè)計(jì)計(jì)算 的準(zhǔn)確度；必須研究采用先進(jìn)的測(cè)試方法和制造工藝。1.2 控制問題永磁發(fā)電機(jī)制成后不需外界能量即可維持其磁場(chǎng)， 但也造成從外部調(diào)節(jié)、 控制其磁場(chǎng)極為困 難。這些使永磁發(fā)電機(jī)的應(yīng)用范圍受到了限制。但是，隨著MOSFET 、IGBTT 等電力電子器件的控制技術(shù)的迅猛發(fā)展， 永磁發(fā)電機(jī)在應(yīng)用中無(wú)需磁場(chǎng)控制而只進(jìn)行電機(jī)輸出控制。 設(shè) 計(jì)時(shí)需要釹鐵硼材料， 電力電子器件和微機(jī)控制三項(xiàng)新技術(shù)結(jié)合起來， 使永磁發(fā)電機(jī)在嶄新 的工況下運(yùn)行。1.3 不可逆退磁問題 如果設(shè)計(jì)和使用不當(dāng)，永磁發(fā)電機(jī)在溫度過高（

3、釹鐵硼永磁）或過低（鐵氧體永磁）時(shí)，在 沖擊電流產(chǎn)生的電樞反應(yīng)作用下， 或在劇烈的機(jī)械振動(dòng)時(shí)有可能產(chǎn)生不可逆退磁， 或叫失磁， 使電機(jī)性能降低， 甚至無(wú)法使用。 因而， 既要研究開發(fā)適合于電機(jī)制造廠使用的檢查永磁材 料熱穩(wěn)定性的方法和裝置， 又要分析各種不同結(jié)構(gòu)形式的抗去磁能力， 以便在設(shè)計(jì)和制造時(shí) 采用相應(yīng)措施保證永磁式發(fā)電機(jī)不會(huì)失磁。1.4 成本問題 由于稀土永磁材料目前的價(jià)格還比較貴，稀土永磁發(fā)電機(jī)的成本一般比電勵(lì)磁式發(fā)電機(jī)高， 但這個(gè)成會(huì)在電機(jī)高性能和運(yùn)行中得到較好的補(bǔ)償。 在今后的設(shè)計(jì)中會(huì)根據(jù)具體使用的場(chǎng)合 和要求，進(jìn)行性能、價(jià)格的比較，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新和設(shè)計(jì)的優(yōu)化，以降低制造成本。

4、無(wú)可 否認(rèn)， 現(xiàn)正在開發(fā)的產(chǎn)品成本價(jià)格比目前通用的發(fā)電機(jī)略高， 但是我們相信， 隨著產(chǎn)品更進(jìn) 一步的完美，成本問題會(huì)得到很好的解決。美國(guó) DELPHI （德爾福）公司的技術(shù)部負(fù)責(zé)人認(rèn) 為：“顧客注重的是每公里瓦特上的成本。 ”他的這一說法充分說明了交流永磁發(fā)電機(jī)的市場(chǎng) 前景不會(huì)被成本問題困擾。1.5 永磁轉(zhuǎn)子特點(diǎn)：結(jié)構(gòu) 1： 并聯(lián)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)采用采用鑄造壓制而成，里面嵌放永磁體，能量大、重量輕、體積小、整 體結(jié)構(gòu)牢固可靠，最大工作轉(zhuǎn)速大于 15000 轉(zhuǎn) /分。專利號(hào)； ZL96 2 47776.1結(jié)構(gòu) 2： 串聯(lián)磁場(chǎng)式結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)子采用鋼結(jié)構(gòu)，表面按順序嵌放永磁鐵，轉(zhuǎn)子表面磁通強(qiáng)、重量輕、體 積

5、小、整體結(jié)構(gòu)牢固可靠，最大工作轉(zhuǎn)速大于15000 轉(zhuǎn) /分。專利號(hào)： ZL98 2 33864.3 整機(jī)穩(wěn)壓系統(tǒng)特點(diǎn)： 采用可控硅和二極管組成半控橋式整流電路。 穩(wěn)壓系統(tǒng)是一種斬波調(diào)制型穩(wěn)壓裝置， 其穩(wěn)壓 精度為正負(fù) 0.1v ，故該發(fā)電機(jī)具有能瞬間承受較大電流、 運(yùn)行可靠和耐用等特點(diǎn)， 又因可直 接利用發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電的反向電壓使可控硅自行關(guān)斷， 故無(wú)需加關(guān)斷電路， 使電路結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單、可靠。2、永磁發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)2.1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高永磁式發(fā)電機(jī)省去了勵(lì)磁式發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組、碳刷、滑環(huán)結(jié)構(gòu)，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，避免了勵(lì)磁繞組易燒毀、斷線，碳刷、滑環(huán)結(jié)構(gòu)，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，避免了勵(lì)磁式發(fā)電機(jī)勵(lì)磁式發(fā)電

6、機(jī) 勵(lì)磁繞組易燒毀、斷線，碳刷、滑環(huán)易磨損等故障，可靠性大為提高。2.2體積小、重量輕、比功率大永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的采用，使得發(fā)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)排列得很緊湊，體積、重量大為減少。永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，還使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減少，實(shí)用轉(zhuǎn)速增加，比功率（即功率、體積之比例）達(dá)到一個(gè)很高的值。2.3中、低速發(fā)電性能好功率等級(jí)相同的情況下，怠速時(shí)，永磁式發(fā)電機(jī)要比勵(lì)磁式發(fā)電機(jī)的輸出功率高一倍，也就是說，永磁式發(fā)電機(jī)的實(shí)際等功率等級(jí)的勵(lì)磁式發(fā)電機(jī)。2.4能顯著地延長(zhǎng)蓄電池壽命，減少蓄電池維護(hù)工作主要原因是永磁式發(fā)電機(jī)采用的是開關(guān)式的整流穩(wěn)壓方式，穩(wěn)壓精度高，充電效果好。避免了過電流充電造成的蓄電池壽命縮短。永磁式發(fā)

7、電機(jī)的開頭式整流輸出對(duì)蓄電池采用小電流脈沖充電，相同的充電電流充電效果更好，從而延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。2.5效率高永磁式發(fā)電機(jī)是一種節(jié)能產(chǎn)品。永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)免去了產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)所需的勵(lì)磁功率和碳刷、滑環(huán)之間磨擦的機(jī)械損耗，使得永磁式發(fā)電機(jī)效率大為提高。普通勵(lì)磁式發(fā)電機(jī)在 1500轉(zhuǎn)/分至6000轉(zhuǎn)/分之間的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)平均效率只有 45%至55%，而永磁式發(fā)電機(jī)則可高達(dá) 75% 至 80%。2.6采用自啟動(dòng)式穩(wěn)壓器無(wú)需外加勵(lì)磁電源。 發(fā)電機(jī)只要一旋轉(zhuǎn)就能發(fā)電。當(dāng)蓄電池?fù)p壞時(shí)，只要發(fā)動(dòng)機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)，汽車充電系統(tǒng)仍可工常工作。如汽車沒有蓄電池，只要搖轉(zhuǎn)手把或溜車，也可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火 運(yùn)行。2.7特別適合于在

8、潮濕或灰塵多的惡劣環(huán)境下工作2.8無(wú)無(wú)線電干擾永磁發(fā)電機(jī)無(wú)碳刷、 無(wú)滑環(huán)的結(jié)構(gòu)，消除了碳刷與滑環(huán)磨擦產(chǎn)生的無(wú)線電干擾；消除了電火花，特別適合于爆炸性危險(xiǎn)程度較大的環(huán)境下工作，也降低了發(fā)電機(jī)對(duì)環(huán)境溫度的要求。3、結(jié)構(gòu)特性對(duì)比3.1永磁式發(fā)電機(jī)：永磁式發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)大，無(wú)勵(lì)磁繞組，無(wú)碳刷，無(wú)滑環(huán)，氣隙大，無(wú)觸點(diǎn)，整 機(jī)唯一磨損部位是軸承。提高了產(chǎn)品可靠性，不用外接調(diào)節(jié)器，導(dǎo)磁體材料間距采用優(yōu)化設(shè) 計(jì)，減少了漏磁，使發(fā)電機(jī)怠速性能好，出電路足。勵(lì)磁式發(fā)電機(jī)：勵(lì)磁式發(fā)電機(jī)，怠速發(fā)電性能差，電瓶容易放完電；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速在1500-6000轉(zhuǎn)/分區(qū)間效率只有40%-50%，效率低，因轉(zhuǎn)子存在勵(lì)磁線

9、圈，整機(jī)溫升高；勵(lì)磁式發(fā)電機(jī)還極易出現(xiàn) 碳刷、滑環(huán)損壞等問題。3.2性能對(duì)比（以 28V、36A、1000W 發(fā)電機(jī)為例）發(fā)電機(jī)型電流滿載轉(zhuǎn)速平均效率調(diào)節(jié)電壓負(fù)載特轉(zhuǎn)速特式（A）(r/min)(1500-6000r/mi n)(V)性(V)性(V)勵(lì)磁式935000.452810.3UI 0.8UI 0.5永磁式1828000.82810.2U| 0.3U| w 0.23.3體積溫升對(duì)比發(fā)電機(jī)型式外徑（mm）長(zhǎng)度（mm）溫升（K）重量（kg）勵(lì)磁式142180756.5永磁式128165504從以上性能、結(jié)構(gòu)、體積等對(duì)比情況分析，永磁式比勵(lì)磁式發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、性能優(yōu)越，低速時(shí)發(fā)電充足。JFYJ永磁發(fā)電機(jī)（3000W）和普通勵(lì)磁發(fā)電機(jī)（3000W）的體積重比較表類型外徑（mm）長(zhǎng)度（mm）重量（kg）永磁式17126512勵(lì)磁式200310244、稀土釹鐵硼之魅力稀土之冠”釹鐵硼，一種獨(dú)特的稀有物質(zhì)，由于它有著強(qiáng)大的載磁功能，它將成為21世紀(jì)工業(yè)革命的寵兒。而由它所引發(fā)的電機(jī)工業(yè)革命已成為世界各國(guó)電機(jī)專家、汽車專家的高度關(guān)注。據(jù)行內(nèi)專家預(yù)測(cè)， 21世紀(jì)的電機(jī)將會(huì)是永磁