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永磁无刷电动机的优点

时间:2022-10-30 百科知识 版权反馈
【摘要】:由于方波磁场与方波电流之间相互作用而产生的转矩比正弦波大,所以,永磁无刷直流电动机的功率密度大,但是由功率器件的换向电流引起的转矩脉动也大。由于换向器的作用,使两有效边中电流的方向与原来相反,变为d→c、b→a,这就使得两磁极对应的有效边电流的方向保持不变,因受力方向和电磁转矩方向都不变,电动机转子得以顺利转动。

(1)电动机转子由高磁能永磁材料制成,对于给定的输出功率,它的质量和体积能够大大减小,使得功率密度提高。

(2)转子为永磁体,铁损小于感应电动机的转子,其效率远高于感应电动机。

(3)电动机发热主要集中在定子上,易于采取散热措施。

(4)永磁体没有其他励磁制造缺陷、过热或机械损坏的限制,因而可靠性较高。

汽车永磁电动机按有无换向电刷可分为有刷永磁直流电动机和无刷永磁直流电动机两种。

根据输入电动机接线端的交流波形,永磁无刷电动机可分为永磁同步电动机(正弦波)和永磁无刷直流电动机(矩形波)。

1.永磁同步电动机

输入的是交流正弦或近似正弦波,采用连续转子位置反馈信号来控制换向。正弦波产生的转矩基本是恒转矩,这与绕线转子同步电动机相同。

2.永磁无刷直流电动机

输入的是交流方波,采用离散转子位置反馈信号控制换向。由于方波磁场与方波电流之间相互作用而产生的转矩比正弦波大,所以,永磁无刷直流电动机的功率密度大,但是由功率器件的换向电流引起的转矩脉动也大。

有刷直流电动机的工作原理如图4-1所示。若在A、B之间外加一个直流电源,A接正极,B接负极,则线圈中有电流流过。当线圈处于图4-1所示位置时,有效边ab在N极下,cd在S极上,两边中的电流方向为a→b、c→d。由安培定律可知,ab边和cd边所受的电磁力为

F=BLI式中,I为导线中的电流,单位为安(A)。

根据左手定则知,两个F的方向相反,如图4-1所示,形成的电磁转矩驱使线圈逆时针方向旋转。当线圈转过180°时,cd边处于N极下,ab边处于S极上。由于换向器的作用,使两有效边中电流的方向与原来相反,变为d→c、b→a,这就使得两磁极对应的有效边电流的方向保持不变,因受力方向和电磁转矩方向都不变,电动机转子得以顺利转动。但abcd中线圈的电流方向是变化的,所以通过abcd线圈的是交变电流。

图4-1 有刷直流电动机的工作原理

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