EN   |   中

全部
  • 全部
  • 产品管理
  • 新闻资讯
  • 介绍内容

新闻资讯

致力于打造中国环境环保产业骨干企业和中国生态修复和环境建设先锋企业

钕铁硼稀土永磁无刷直流电机的基本原理。看这里,电机钕铁硼磁钢厂家[瀚海新材料]

作者: 瀚海新材料丨磁源王

来源: http://www.hanhaimagnet.com/

发布时间:2020-09-22

       钕铁硼稀土永磁无刷直流电机是由一块或多块永磁体建立磁场的直流电机,其性能与恒定励磁电流的他励直流电机相似,可以由改变电枢电压来方便地调速。与他励式直流电机相比,具有体积小、效率高、结构简单、用铜量少等优点,是小功率直流电机的主要类型。

 

钕铁硼稀土永磁无刷直流电机的基本原理

钕铁硼稀土永磁无刷直流电机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。

1. 电机的定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电机十分相似。电机的转子上粘有已充磁的永磁体,为了检测电机转子的极性,在电机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成,其功能是:接受电机的启动、停止、制动信号,以控制电机的启动、停止和制动;接受位置传感器信号和正反转信号,用来控制逆变桥各功率管的通断,产生连续转矩;接受速度指令和速度反馈信号,用来控制和调整转速;提供保护和显示等等。

主电路是一个典型的电压型交-直-交电路,逆变器提供等幅等频5-26KHZ调制波的对称交变矩形波。

永磁体N-S交替交换,使位置传感器产生相位差120°的U、V、W方波,结合正/反转信号产生有效的六状态编码信号:101、100、110、010、011、001,通过逻辑组件处理产生T1-T4导通、T1-T6导通、T3-T6导通、T3-T2导通、T5-T2导通、T5-T4导通,也就是说将直流母线电压依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、C+B-上,这样转子每转过一对N-S极,T1-T6功率管即按固定组合成六种状态的依次导通。每种状态下,仅有两相绕组通电,依次改变一种状态,定子绕组产生的磁场轴线在空间转动60°电角度,转子跟随定子磁场转动相当于60°电角度空间位置,转子在新位置上,使位置传感器U、V、W按约定产生一组新编码,新的编码又改变了功率管的导通组合,使定子绕组产生的磁场轴再前进60°电角度,如此循环,永磁直流电机将产生连续转矩,拖动负载作连续旋转。正因为永磁直流电机的换向是自身产生的,而不是由逆变器强制换向的,所以也称作自控式同步电机。

 

 

2. 钕铁硼稀土永磁无刷直流电机的位置传感器编码使通电的两相绕组合成磁场轴线位置超前转子磁场轴线位置,所以不论转子的起始位置处在何处,电机在启动瞬间就会产生足够大的启动转矩,因此转子上不需另设启动绕组。

由于定子磁场轴线可视作同转子轴线垂直,在铁芯不饱和的情况下,产生的平均电磁转矩与绕组电流成正比,与他励直流电机的电流-转矩特性一样。

电机的转矩正比于绕组平均电流: Tm=KtIav (N·m) ;

两相绕组反电势的差正比于电机的角速度: ELL=Keω (V);

所以电机绕组中的平均电流为: Iav=(Vm-ELL)/2Ra (A); 

其中,Vm=δ·VDC是加在电机线间电压平均值,VDC是直流母线电压,δ是调制波的占空比,Ra为每相绕组电阻。由此可以得到直流电机的电磁转矩: Tm=δ·(VDC·Kt/2Ra)-Kt·(Keω/2Ra)

Kt、Ke是电机的结构常数,ω为电机的角速度(rad/s),所以,在一定的ω时,改变占空比δ,就可以线性地改变电机的电磁转矩,得到与他励直流电机电枢电压控制相同的控制特性和机械特性。

钕铁硼稀土永磁无刷直流电机的转速设定,取决于速度指令Vc的高低,如果速度指令最大值为+5V对应的最高转速:Vc(max)ón max,那么,+5V以下任何电平即对应相当的转速n,这就实现了变速设定。 当Vc设定以后,无论是负载变化、电源电压变化,还是环境温度变化,当转速低于指令转速时,反馈电压Vfb变小,调制波的占空比δ就会变大,电枢电流变大,使电机产生的电磁转矩增大而产生加速度,直到电机的实际转速与指令转速相等为止;反之,如果电机实际转速比指令转速高时,δ减小,Tm减小,发生减速度,直至实际转速与指令转速相等为止。可以说,永磁直流电机在允许的电网波动范围内,在允许的过载能力以下,其稳态转速与指令转速相差在1%左右,并可以实现在调速范围内恒转矩运行。

由于钕铁硼稀土永磁无刷直流电机的励磁来源于永磁体,所以不象异步机那样需要从电网吸取励磁电流;由于转子中无交变磁通,其转子上既无铜耗又无铁耗,所以效率比同容量异步电机高10%左右,一般来说,永磁直流电机的力能指针(ηcosθ)比同容量三相异步电机高12%-20%。

 

 

3. 由于钕铁硼稀土永磁无刷直流电机是以自控式运行的,所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组,也不会在负载突变时产生振荡和失步。中小容量的钕铁硼稀土永磁无刷直流电机的永磁体,多采用高磁能积的稀土钕铁硼(Nd-Fe-B)材料。因此,钕铁硼稀土永磁无刷直流电机的体积比同容量三相异步电机缩小了一个机座号。

 

[瀚海新材料]电机钕铁硼磁钢厂家可根据电机客户提供的要求订造不同形状的磁钢产品,欢迎联系定制。