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      永磁同步電動(dòng)(dòng)機是如何產(chǎn)(chǎn)生動(dòng)(dòng)力的?

      點(diǎn)(diǎn)擊數:2168    發(fā)(fā)布日期:2024-05-22
       
          在交流異步電動(dòng)(dòng)機中,轉子磁場(chǎng)(chǎng)的形成要分兩步走:第一步是定子旋轉磁場(chǎng)(chǎng)先在轉子繞組中感應出電流;第二步是感應電流再產(chǎn)(chǎn)生轉子磁場(chǎng)(chǎng)。在楞次定律的作用下,轉子跟隨定子旋轉磁場(chǎng)(chǎng)轉動(dòng)(dòng),但又“永遠追不上”,因此才稱(chēng)(chēng)其為異步電動(dòng)(dòng)機。如果轉子繞組中的電流不是由定子旋轉磁場(chǎng)(chǎng)感應的,而是自己產(chǎn)(chǎn)生的,則轉子磁場(chǎng)(chǎng)與定子旋轉磁場(chǎng)(chǎng)無(wú)(wú)關(guān)(guān),而且其磁極方向是固定的,那么根據同性相斥、異性相吸的原理,定子的旋轉磁場(chǎng)(chǎng)就會(huì )(huì )拉動(dòng)(dòng)轉子旋轉,并且使轉子磁場(chǎng)(chǎng)及轉子與定子旋轉磁場(chǎng)(chǎng)“同步”旋轉。這就是同步電動(dòng)(dòng)機的工作原理。
       
          根據轉子自生磁場(chǎng)(chǎng)產(chǎn)(chǎn)生方式的不同,又可以將同步電動(dòng)(dòng)機分為兩種:
          一是將轉子繞組通上外接直流電(勵磁電流),然后由勵磁電流產(chǎn)(chǎn)生轉子磁場(chǎng)(chǎng),進(jìn)(jìn)而使轉子與定子磁場(chǎng)(chǎng)同步旋轉。這種由勵磁電流產(chǎn)(chǎn)生轉子磁場(chǎng)(chǎng)的同步電動(dòng)(dòng)機稱(chēng)(chēng)為勵磁同步電動(dòng)(dòng)機。
       
      二是干脆在轉子上嵌上永久磁體,直接產(chǎn)(chǎn)生磁場(chǎng)(chǎng),省去了勵磁電流或感應電流的環(huán)(huán)節。這種由永久磁體產(chǎn)(chǎn)生轉子磁場(chǎng)(chǎng)的同步電動(dòng)(dòng)機,就稱(chēng)(chēng)為永磁同步電動(dòng)(dòng)機。
       
      按照不同的工農業(yè)(yè)生產(chǎn)(chǎn)機械的要求,電機驅動(dòng)(dòng)又分為定速驅動(dòng)(dòng)、調速驅動(dòng)(dòng)和精密控制驅動(dòng)(dòng)三類(lèi)(lèi)。
       
      1、 定速驅動(dòng)(dòng)工農業(yè)(yè)生產(chǎn)(chǎn)中有大量的生產(chǎn)(chǎn)機械要求連續地以大致不變的速度單方向運行,例如風(fēng)(fēng)機、泵、壓縮機、普通機床等。對這類(lèi)(lèi)機械以往大多采用三相或單相異步電動(dòng)(dòng)機來(lái)(lái)驅動(dòng)(dòng)。異步電動(dòng)(dòng)機成本較低,結構簡(jiǎn)(jiǎn)單牢靠,維修方便,很適合該類(lèi)(lèi)機械的驅動(dòng)(dòng)。但是,異步電動(dòng)(dòng)機效率、功率因數低、損耗大,而該類(lèi)(lèi)電機使用面廣量大,故有大量的電能在使用中被浪費了。其次,工農業(yè)(yè)中大量使用的風(fēng)(fēng)機、水泵往往亦需要調節其流量,通常是通過(guò)(guò)調節風(fēng)(fēng)門(mén)(mén)、閥來(lái)(lái)完成的,這其中又浪費了大量的電能。70年代起,人們用變頻器調節風(fēng)(fēng)機、水泵中異步電動(dòng)(dòng)機轉速來(lái)(lái)調節它們的流量,取得可觀(guān)(guān)的節能效果,但變頻器的成本又限制了它的使用,而且異步電動(dòng)(dòng)機本身的低效率依然存在。
       
      2、 調速驅動(dòng)(dòng)有相當多的工作機械,其運行速度需要任意設定和調節,但速度控制精度要求并不非常高。這類(lèi)(lèi)驅動(dòng)(dòng)系統在包裝機械、食品機械、印刷機械、物料輸送機械、紡織機械和交通車(chē)(chē)輛中有大量應用。在這類(lèi)(lèi)調速應用領(lǐng)(lǐng)域最初用的最多的是直流電動(dòng)(dòng)機調速系統,70年代后隨電力電子技術(shù)(shù)和控制技術(shù)(shù)的發(fā)(fā)展,異步電動(dòng)(dòng)機的變頻調速迅速滲透到原來(lái)(lái)的直流調速系統的應用領(lǐng)(lǐng)域。這是因為一方面異步電動(dòng)(dòng)機變頻調速系統的性能價(jià)(jià)格完全可與直流調速系統相媲美,另一方面異步電動(dòng)(dòng)機與直流電動(dòng)(dòng)機相比有著(zhù)(zhù)制造工藝簡(jiǎn)(jiǎn)單、效率高、同功率電機用銅量少、維護保養方便等優(yōu)(yōu)點(diǎn)(diǎn)。故異步電動(dòng)(dòng)機變頻調速在許多場(chǎng)(chǎng)合迅速取代了直流調速系統。
       
      3、 精密控制驅動(dòng)(dòng)
       
      ① 高精度的伺服控制系統伺服電動(dòng)(dòng)機在工業(yè)(yè)自動(dòng)(dòng)化領(lǐng)(lǐng)域的運行控制中扮演了十分重要的角色,應用場(chǎng)(chǎng)合的不同對伺服電動(dòng)(dòng)機的控制性能要求也不盡相同。實(shí)(shí)際應用中,伺服電動(dòng)(dòng)機有各種不同的控制方式,例如轉矩控制/電流控制、速度控制、位置控制等。伺服電動(dòng)(dòng)機系統也經(jīng)(jīng)歷了直流伺服系統、交流伺服系統、步進(jìn)(jìn)電機驅動(dòng)(dòng)系統,直至近年來(lái)(lái)最為引人注目的永磁電動(dòng)(dòng)機交流伺服系統。最近幾年進(jìn)(jìn)口的各類(lèi)(lèi)自動(dòng)(dòng)化設備、自動(dòng)(dòng)加工裝置和機器人等絕大多數都采用永磁同步電動(dòng)(dòng)機的交流伺服系統。
       
      ② 信息技術(shù)(shù)中的永磁同步電動(dòng)(dòng)機當今信息技術(shù)(shù)高度發(fā)(fā)展,各種計算機外設和辦公自動(dòng)(dòng)化設備也隨之高度發(fā)(fā)展,與其配套的關(guān)(guān)鍵部件微電機需求量大,精度和性能要求也越來(lái)(lái)越高。對這類(lèi)(lèi)微電機的要求是小型化、薄形化、高速、長(cháng)(cháng)壽命、高可靠、低噪聲和低振動(dòng)(dòng),精度要求更是特別高。例如,硬盤(pán)(pán)驅動(dòng)(dòng)器用主軸驅動(dòng)(dòng)電機是永磁無(wú)(wú)刷直流電動(dòng)(dòng)機,它以近10000rpm的高速帶動(dòng)(dòng)盤(pán)(pán)片旋轉,盤(pán)(pán)片上執行數據讀寫(xiě)(xiě)功能的磁頭在離盤(pán)(pán)片表面只有0.1~0.3微米處作懸浮運動(dòng)(dòng),其精度要求之高可想而知了。信息技術(shù)(shù)中各種設備如打印機、軟硬盤(pán)(pán)驅動(dòng)(dòng)器、光盤(pán)(pán)驅動(dòng)(dòng)、傳真機、復印機等中所使用的驅動(dòng)(dòng)電機絕大多數是永磁無(wú)(wú)刷直流電動(dòng)(dòng)機。受技術(shù)(shù)水平限制,這類(lèi)(lèi)微電機目前國內還不能自己制造,有部分產(chǎn)(chǎn)品在國內組裝。

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