永磁直流電機

永磁直流電機典型的機電一體化產(chǎn)品01永磁無刷直流電機用途永磁有刷直流電機目錄0302基本信息永磁直流電機按照有無電刷可分為永磁無刷直流電機和永磁有刷直流電機。永磁直流電機是用永磁體建立磁場的一種直流電機。永磁直流電機廣泛應(yīng)用于各種便攜式的電子設(shè)備或器具中，如錄音機、VCD機、電唱機、電動按摩器及各種玩具，也廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車、干手器、電動自行車、蓄電池車、船舶、航空、機械等行業(yè)，在一些高精尖產(chǎn)品中也有廣泛應(yīng)用，如錄像機、復(fù)印機、照相機、手機、精密機床、銀行點鈔機、捆鈔機等。永磁無刷直流電機選用原則基本原理永磁無刷直流電機基本原理永磁無刷直流電機由電動機主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。1.電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動機十分相似。電動機的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測電動機轉(zhuǎn)子的極性，在電動機內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動機的啟動、停止、制動信號，以控制電動機的啟動、停止和制動；接受位置傳感器信號和正反轉(zhuǎn)信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護和顯示等等主電路是一個典型的電壓型交-直-交電路，逆變器提供等幅等頻5-26KHZ調(diào)制波的對稱交變矩形波。永磁體N-S交替交換，使位置傳感器產(chǎn)生相位差120°的U、V、W方波，結(jié)合正/反轉(zhuǎn)信號產(chǎn)生有效的六狀態(tài)編碼信號：101、100、110、010、011、001，通過邏輯組件處理產(chǎn)生T1-T4導(dǎo)通、T1-T6導(dǎo)通、T3-T6導(dǎo)通、T3-T2導(dǎo)通、T5-T2導(dǎo)通、T5-T4導(dǎo)通，也就是說將直流母線電壓依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、C+B-上，這樣轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一對N-S極，T1-T6功率管即按固定組合成六種狀態(tài)的依次導(dǎo)通。每種狀態(tài)下，僅有兩相繞組通電，依次改變一種狀態(tài)，定子繞組產(chǎn)生的磁場軸線在空間轉(zhuǎn)動60°電角度，轉(zhuǎn)子跟隨定子磁場轉(zhuǎn)動相當于60°電角度空間位置，轉(zhuǎn)子在新位置上，使位置傳感器U、V、W按約定產(chǎn)生一組新編碼，新的編碼又改變了功率管的導(dǎo)通組合，使定子繞組產(chǎn)生的磁場軸再前進60°電角度，如此循環(huán)，永磁直流電機將產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩，拖動負載作連續(xù)旋轉(zhuǎn)。選用原則（1）類型的選擇宜優(yōu)先選用效率高、價格便宜、溫升低的鐵氧體永磁直流電動機。只有當對性能要求嚴格、體積小、環(huán)境溫度較高時才考慮選用鋁鎳鈷永磁直流電動機或稀土永磁直流電動機。（2）合理選擇電動機的功率電動機輸出的最大功率是有限度的，如果電動機的功率選擇過小，負載超過了電動機的額定輸出功率就會發(fā)生電動機過載，過載時會出現(xiàn)電動機發(fā)熱、振動、轉(zhuǎn)速下降、聲音異常等現(xiàn)象，嚴重過載時，將會燒毀電動機。而功率過大，則會造成經(jīng)濟浪費。因此合理選擇電動機的功率是很重要的。（3）規(guī)格選擇往往由于實際生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格不多，給選用產(chǎn)品增加困難。在選擇產(chǎn)品規(guī)格時可考慮：在電源電壓可調(diào)的場合，可按實際需要選擇轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速與產(chǎn)品相應(yīng)的額定值接近的規(guī)格，通過改變電壓得到所需轉(zhuǎn)速；在電源電壓固定的場合，如果沒有適當規(guī)格的產(chǎn)品可供選用時，可先按轉(zhuǎn)矩選擇適當規(guī)格，而產(chǎn)品的電壓與轉(zhuǎn)速之間可作適當調(diào)整。永磁有刷直流電機種類基本原理永磁有刷直流電機基本原理有刷電機的定子上安裝有固定的主磁極和電刷，轉(zhuǎn)子上安裝有電樞繞組和換向器。直流電源的電能通過電刷和換向器進入電樞繞組，產(chǎn)生電樞電流，電樞電流產(chǎn)生的磁場與主磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機旋轉(zhuǎn)帶動負載。由于電刷和換向器的存在，有刷電機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差，故障多，維護工作量大，壽命短，換向火花易產(chǎn)生電磁干擾。圖2-1有刷直流電機的工作原理圖如圖2-1所示。在有刷直流電機的固定部分有磁鐵，這里稱作主磁極;固定部分還有電刷。轉(zhuǎn)動部分有環(huán)形鐵芯和繞在環(huán)形鐵芯上的繞組。圖2-1所示的兩極有刷直流電機的固定部分(定子)上裝設(shè)了一對直流勵磁的靜止的主磁極N和S，在旋轉(zhuǎn)部分(轉(zhuǎn)子)上裝設(shè)電樞鐵芯。定子與轉(zhuǎn)子之間有一氣隙。在電樞鐵芯上放置了由A和X兩根導(dǎo)體連成的電樞線圈，線圈的首端和末端分別連到兩個圓弧形的銅片上，此銅片稱為換向片。換向片之間互相絕緣，由換向片構(gòu)成的整體稱為換向器。換向器固定在轉(zhuǎn)軸上，換向片與轉(zhuǎn)軸之間亦互相絕緣。在換向片上放置著一對固定不動的電刷B1和B2，當電樞旋轉(zhuǎn)時，電樞線圈通過換向片和電刷與外電路接通。種類①有刷盤式繞組電機。有刷盤式繞組電機以稀土材料粘結(jié)在一缸體上，漆包銅線繞成的盤式繞組置于缸體之內(nèi)，構(gòu)成轉(zhuǎn)子。電機相位靠機械式換相器調(diào)整。機械式換相器是靠固定的炭制電刷與轉(zhuǎn)動的銅制換相面摩擦來調(diào)整電壓相位的。這種電機在使用中電刷一直在磨損，電機的壽命很難超過2000h。同時，由于電機的轉(zhuǎn)速較高，必須采取兩級齒輪減速，這就帶來了兩個問題，一是噪聲較大，二是效率損失大，經(jīng)減速后的電機額定效率往往只能達到68%～72%。而電動自行車所用的蓄電池的容量是有限的，一般就是36V/12Ah的容量，如電機效率不高，將使電耗增加，影響續(xù)行里程。②有刷印制繞組電機。有刷印制繞組電機以印制銅箔板作為繞組，電機重量減輕了。由于這種電機全部是在自動生產(chǎn)線上生產(chǎn)的，工藝有可靠保證，從而使電機的壽命提高到3000h，噪聲大幅度下降，效率提高到72%～76%。但這種電機有“嗡嗡”的高頻噪聲，靠齒輪減速后效率仍不理想，有刷換相器的使用使電機壽命無法再提高。③有刷壓制繞組電機。這種電機通過將繞制好的銅線壓制成一種新型繞組，其效率可提高到74%～78%。這種電機仍然被較多電動自行車廠家采用，但其存在的效率、噪聲、壽命缺陷仍然是必須改進的問題。輪轂式有齒輪傳動的有刷直流電機，由盤形電樞有刷電機和齒輪減速兼?zhèn)鲃酉到y(tǒng)兩部分構(gòu)成。盤形電樞是高速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子。輪毅式有齒輪傳動的有刷直流電機的構(gòu)造如圖2-2所示。電機的轉(zhuǎn)矩通過軸傳遞給第一級齒輪，經(jīng)齒輪減速帶動輪轂外殼轉(zhuǎn)動。用途用途在舞臺燈光方面，永磁直流電機，特別是小型永磁直流齒輪電機的用量非常大。計算機行業(yè)中的打印機、掃描儀、硬盤驅(qū)動器、光盤驅(qū)動器、刻錄機、冷卻風扇等都要用到大量的永磁直流電機。汽車行業(yè)中的各種風扇、刮水器、噴水泵、熄火器、反視鏡、打氣泵更是用到各種永磁直流電機。賓館中的自動門、自動門鎖、自動窗簾、自動給水系統(tǒng)、柔巾機等都用到永磁直流電機、在武器裝備中，永磁直流電機廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈、火炮、人造衛(wèi)星、宇宙飛船、艦艇、飛機、坦克、火箭、雷達、戰(zhàn)車等場合。在工農(nóng)業(yè)方面，永磁直流電機也廣泛用于電氣和自動化控制及儀器儀表中。在醫(yī)用方面，永磁直流電機用處更不小，如醫(yī)用的各種儀器、手術(shù)工具，如開腦手術(shù)中的電動鋸骨刀，特別是野外手術(shù)中的各種儀器基本上都是用的永磁直流電機。在殘疾人用品方面，如機械手、殘疾車等都用到永磁直流電機。在生活方面，用處更多，連牙刷也用永磁直流電機做成電動牙