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永磁电机介绍

发表时间:2020-01-03 阅读次数:

   永磁同步电动机是用永磁材料产生励磁磁场,代替电励磁。它不需要励磁电流,转子中无励磁损耗。永磁同步电动机永磁体产生的励磁磁场与定子绕组中的电流产生的电磁耦合作用,使电动机转动。

   永磁电机的定子绕组一般制成多相,通常为三相。三相绕组沿定子铁心对称分布,在空间互差120度电角度,通入三相交流电时,产生旋转磁场。

转子采用永磁体,目前主要以钕铁硼作为永磁材料。转子永磁体的结构主要有以下两种类型:贴装式和内埋式。

同异步电机比较

1. 永磁电机效率高,更加省电

a、由于永磁同步电机的磁场是由永磁体产生的,从而避免通过励磁电流来产生磁场而导致的励磁损耗(铜耗) 

b. 永磁同步电机的外特性效率曲线相比异步电机,其在轻载时效率值要高很多,这是永磁同步电机在节能方面,相比异步电机最大的一个优势。因为通常电机在驱动负载时,很少情况是在满功率运行,实际运行的电机90%以上是工作在额定功率的70%以下,别是在驱动风机或泵类负载,这样就导致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。

c. 由于永磁同步电机功率因数高,这样相比异步电机其电机电流更小,相应地电机的定子铜耗更小,效率也更高。 

d. 系统效率高:永磁电机参数,特别是功率因数,不受电机极数的影响,因此便于设计成多极电机(如可以100极以上),这样对于传统需要通过减速箱来驱动负载电机,可以做成直接用永磁同步电机驱动的直驱系统,从而省去了减速箱,提高了传动效率。

2、功率因数高: 

由于永磁同步电机在设计时,其功率因数可以调节,至可以设计成功率因数等于1,且与电机极数无关。而异步电机随着极数的增加,由于异步电机本身的励磁特点,必然导致功率因数越来越低,如极数为8极电机,其功率因数通常为口0.85左右,极数越多,相应功率因数越低。即使是功率因数最高的2极电机,其功率因数也难以达到0.95。电机的功率因数高有以下几个好处:

a. 功率因数高,电机电流小,电机定子铜耗降低,更节能; 

b. 功率因数高,电机配套的电源,如逆变器,变压器等,容量可以更低,同时其他辅助配套设施如开关,电缆等规格可以更小,相应系统成本更低。 

C. 由于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。3、电机结构简单灵活: 

a、由于异步电机转子上需要安装导条、端环或转子绕组,大大限制了异步电机结构的灵活性,而永磁同步电机转子结构设计更为灵活,如对铁路牵引电机,可以将电机转子的磁钢可直接安装在机车轮对的转轴上,从而省去了减速齿轮箱,结构大为简化;又如永磁风力发电机,电机做成外转子直驱结构,电机的转子与叶轮做成一个整体,随叶轮一起转动,而定子固定在支撑塔上。 

b. 由于永磁同步变频调速电机参数不受电机极数的限制,便于实现电机直控驱动负载,省去噪音大,故障率高的减速箱,增加了机械传动系统设计供灵活性。

4、可靠性高: 

从电机本体来对比,永磁同步变频调速电机与异步电机的可靠性相当,但由于永磁同步电机结构的灵活性,便于实现直接驱动负载。省去可靠榆不高的减速箱;在某些负载条件下基至可以将电机设计在其驱动装置的内部,如风力发电直驱装置,石油钻机的绞车驱动装置,从而可以省去传统电机故障较高的轴承;大大提高了传动系统的可靠性。

5、体积小,功率密度大: 

永磁同步变频调速电机体积小,功率密度大的优势,集中体现在驱动低速多扭矩的负载时,一个是电机的极数的增多,电机体积可以缩小。还有就是:电机效率的增高,相应地损耗降低,电机温升减小,则在采用相同绝缘等绍的情况下,电机的体积可以设计的更小;电机结构的灵活性,可以省去电朝内许多无效部分,如绕组端部,转子端环等,相应体积可以更小。

6、起动力矩大、噪音小、温升低: 

a、永磁同步电机在低频的时候仍能保持良好的工作状态,低频时的输出力矩较异步电机大,运行时的噪音小; 

b. 转子无电阻损耗,定子绕组几乎不存在无功电流,因而电机温升低,同体积、同重量的永磁电机功率可提高30%左右;同功率容量的永磁电机体积、重量、所用材料可减少30%。


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