永磁直流電機(jī)

永磁直流電機(jī)典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品01永磁無刷直流電機(jī)用途永磁有刷直流電機(jī)目錄0302基本信息永磁直流電機(jī)按照有無電刷可分為永磁無刷直流電機(jī)和永磁有刷直流電機(jī)。永磁直流電機(jī)是用永磁體建立磁場(chǎng)的一種直流電機(jī)。永磁直流電機(jī)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(jī)、VCD機(jī)、電唱機(jī)、電動(dòng)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(dòng)自行車、蓄電池車、船舶、航空、機(jī)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(jī)、復(fù)印機(jī)、照相機(jī)、手機(jī)、精密機(jī)床、銀行點(diǎn)鈔機(jī)、捆鈔機(jī)等。永磁無刷直流電機(jī)選用原則基本原理永磁無刷直流電機(jī)基本原理永磁無刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。1.電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對(duì)稱星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，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(hào)，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等主電路是一個(gè)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(duì)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(hào)產(chǎn)生有效的六狀態(tài)編碼信號(hào)：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(duì)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(chǎng)軸線在空間轉(zhuǎn)動(dòng)60°電角度，轉(zhuǎn)子跟隨定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)相當(dāng)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(chǎng)軸再前進(jìn)60°電角度，如此循環(huán)，永磁直流電機(jī)將產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)負(fù)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(jià)格便宜、溫升低的鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)。只有當(dāng)對(duì)性能要求嚴(yán)格、體積小、環(huán)境溫度較高時(shí)才考慮選用鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī)或稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)。（2）合理選擇電動(dòng)機(jī)的功率電動(dòng)機(jī)輸出的最大功率是有限度的，如果電動(dòng)機(jī)的功率選擇過小，負(fù)載超過了電動(dòng)機(jī)的額定輸出功率就會(huì)發(fā)生電動(dòng)機(jī)過載，過載時(shí)會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速下降、聲音異常等現(xiàn)象，嚴(yán)重過載時(shí)，將會(huì)燒毀電動(dòng)機(jī)。而功率過大，則會(huì)造成經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。因此合理選擇電動(dòng)機(jī)的功率是很重要的。（3）規(guī)格選擇往往由于實(shí)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(shí)可考慮：在電源電壓可調(diào)的場(chǎng)合，可按實(shí)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(chǎng)合，如果沒有適當(dāng)規(guī)格的產(chǎn)品可供選用時(shí)，可先按轉(zhuǎn)矩選擇適當(dāng)規(guī)格，而產(chǎn)品的電壓與轉(zhuǎn)速之間可作適當(dāng)調(diào)整。永磁有刷直流電機(jī)種類基本原理永磁有刷直流電機(jī)基本原理有刷電機(jī)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(jìn)入電樞繞組，產(chǎn)生電樞電流，電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)負(fù)載。由于電刷和換向器的存在，有刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差，故障多，維護(hù)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(jī)的工作原理圖如圖2-1所示。在有刷直流電機(jī)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(dòng)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(jī)的固定部分(定子)上裝設(shè)了一對(duì)直流勵(lì)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(gè)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(duì)固定不動(dòng)的電刷B1和B2，當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(jī)。有刷盤式繞組電機(jī)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(jī)相位靠機(jī)械式換相器調(diào)整。機(jī)械式換相器是靠固定的炭制電刷與轉(zhuǎn)動(dòng)的銅制換相面摩擦來調(diào)整電壓相位的。這種電機(jī)在使用中電刷一直在磨損，電機(jī)的壽命很難超過2000h。同時(shí)，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速較高，必須采取兩級(jí)齒輪減速，這就帶來了兩個(gè)問題，一是噪聲較大，二是效率損失大，經(jīng)減速后的電機(jī)額定效率往往只能達(dá)到68%～72%。而電動(dòng)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(jī)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(jī)。有刷印制繞組電機(jī)以印制銅箔板作為繞組，電機(jī)重量減輕了。由于這種電機(jī)全部是在自動(dòng)生產(chǎn)線上生產(chǎn)的，工藝有可靠保證，從而使電機(jī)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(jī)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(jī)壽命無法再提高。③有刷壓制繞組電機(jī)。這種電機(jī)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(jī)仍然被較多電動(dòng)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(jìn)的問題。輪轂式有齒輪傳動(dòng)的有刷直流電機(jī)，由盤形電樞有刷電機(jī)和齒輪減速兼?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。盤形電樞是高速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子。輪毅式有齒輪傳動(dòng)的有刷直流電機(jī)的構(gòu)造如圖2-2所示。電機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過軸傳遞給第一級(jí)齒輪，經(jīng)齒輪減速帶動(dòng)輪轂外殼轉(zhuǎn)動(dòng)。用途用途在舞臺(tái)燈光方面，永磁直流電機(jī)，特別是小型永磁直流齒輪電機(jī)的用量非常大。計(jì)算機(jī)行業(yè)中的打印機(jī)、掃描儀、硬盤驅(qū)動(dòng)器、光盤驅(qū)動(dòng)器、刻錄機(jī)、冷卻風(fēng)扇等都要用到大量的永磁直流電機(jī)。汽車行業(yè)中的各種風(fēng)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(jī)。賓館中的自動(dòng)門、自動(dòng)門鎖、自動(dòng)窗簾、自動(dòng)給水系統(tǒng)、柔巾機(jī)等都用到永磁直流電機(jī)、在武器裝備中，永磁直流電機(jī)廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈、火炮、人造衛(wèi)星、宇宙飛船、艦艇、飛機(jī)、坦克、火箭、雷達(dá)、戰(zhàn)車等場(chǎng)合。在工農(nóng)業(yè)方面，永磁直流電機(jī)也廣泛用于電氣和自動(dòng)化控制及儀器儀表中。在醫(yī)用方面，永磁直流電機(jī)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(dòng)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(jī)。在殘疾人用品方面，如機(jī)械手、殘疾車等都用到永磁直流電機(jī)。在生活方面，用處更多，連牙刷也用永磁直流電機(jī)做成電動(dòng)牙