稀土永磁电机原理及其对磁钢对电机的影

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1、稀土永磁电机原理及其对磁钢对电机的影响受山西省磁材联盟的委托，来给大家介绍稀土永磁电机方面的一些内容，考虑到与会的大多为钕铁硼永磁材料生产厂家这一特殊对象，这里主要讲述一些稀土永磁电机的磁路特征和与我们稀土永磁材料有关的一些内容。一、稀土永磁电机的分类及其使用范围：稀土永磁电机使用比较多的是交流永磁同步电机、步进电机、直流轮毂电机、音圈电机。1、交流同步电机和步进电机：稀土永磁同步电机有单相的，也有三相的。从运动方式上讲，有旋转运动的，也有直线运动的。按照启动方式又划分为异步启动和变频启动，虽然二者运行

2、时是完全相同，但电磁结构则大有不同。异步启动的电机多适合于连续运转的场合，比如油田、矿山排水等等。步进电机一般使用于控制场合，目前以微步进电机为多。2、直流电机：直流稀土永磁电机，以换向方式的不同分为有刷电机和无刷电机，前者机械换向，后者电子换向。直流中小功率的永磁电机大量地使用于电动自行车，电动摩托车、滑板车等等。在电动自行、电动摩托车上使用的电机以安装位置的不同分为轮毂电机和中置电机。前者直接安装在车辆的后轮上，前者安装与相当于自行车脚蹬的位置。直流轮毂电机，按照是否变速减速分为中低速电机和高速电机

3、。中置电机一般为高速电机，转速在2000rpn以上，一般都有减速机构。3、音圈电机：音圈电机主要应用于计算机的硬盘、光驱和超精密机床的定位，音圈电机本身只是运动过程的执行部件。定位的控制计算，功率驱动由特殊的专用测量——控制电路来实现。理论上音圈电机的定位精度没有上限，只要测量控制电路能达到要求。二、稀土永磁电机的磁钢安装、磁路的特点1、稀土永磁交流同步电机普通的异步电动机，转子的转速和定子的磁场转速有一个转速差，以建立转子的磁场，转子磁场的建立要消耗一定的无功功率，负荷越大（扭矩越大），转速差越大，无

4、功消耗也越大。稀土永磁同步电机，由于转子本身就有磁场，不需要消耗无功功率以建立磁场。由于转子本身与定子的磁场旋转同步，同步运转时转子的启动鼠笼无电流（变频启动的无启动导条或启动鼠笼），因此转子无热损耗，因而效率高，损耗小。直接节电在10~43%。永磁同步电机按照旋转方式分为旋转式和直线式。旋转式永磁同步电机的安装结构和磁路结构如下面的示意图。1）旋转式永磁同步电机同步电机按照启动方式的不同分为：异步启动同步牵入和变频启动两种。异步启动电机需要启动用的鼠笼或启动导条，用于异步启动。变频启动不需要启动鼠笼条

5、，转子上只有嵌入的磁钢一形成必要的磁极，永磁同步电机一般多是4极以上的电机，电梯电机有的是24极电机。旋转式永磁电机一般采用嵌入式磁体安装结构，其磁示意图如上图2）直线同步电机直线同步电机的绕组和磁极均是直线分布，磁极一般是直接表面贴装。此种电机一般采用变频驱动，在启动、停止阶段分别用启动和停止函数来控制变频器的频率和输出相序，以保证平稳运行。2、稀土永磁直流电机普通的直流电机，由磁场绕组、转子绕组、电枢和碳刷等组成。磁场绕组用以形成电磁场，转子绕组用以提供旋转扭矩，电枢和碳刷用来绕组的电流换向，以保证

6、位于对应磁场中的绕组的电流方向始终是一个方向。即在任何的时候，位于N极或S极的绕组边的电流方向始终是同一个方向，这样才能保证电机的旋转移动方向。永磁电机用硬磁性材料代替磁场绕组，减少无功损耗和热损耗。永磁电机中必须始终保证位于对应磁场中的电流方向一致，采用与传统的普通的以电枢——碳刷构成的机械式换向方式的称为有刷电机。随着电子应用技术的发展和电子功率器件、传感器件的全面成熟，采用霍尔元件作为位置传感器，来测量转子绕组在磁场中的位置，有电子控制器件来进行电流方向的变换，因为没有电枢——碳刷换向组件，因此称

7、此类电机为无刷电机。目前市场上的无刷电机的特点：A、小方条中速无刷电机一般直流电机，是通过调节磁场绕组的磁场强度来调整转速，在稀土永磁电机中磁场形成的磁通是相对固定的，供电电源的电压是基本不变的，其速度的控制是以电流的脉宽调制的方式来控制转子的等价有效电流来控制。采用脉宽调制之后无形之中增加绕组的铜耗。目前，小方条式的无刷电机，除脉宽频率之外，其还向频率已经接近100HZ，在普通的电动自行车中时常很大，但在未来的高速电机中，由于其已经接近频率极限，而受到限制。高速电机的扭矩要大的多，其爬坡能力要大的多。

8、根据推荐的试验条件，事实上小方条无刷电机对电机磁钢的Hcj要求不是很高。B、高速无刷电机1）有刷电机2）无刷电机2、音圈电机等其他特种电机二、电机运行对磁钢的影响1、温度对磁钢的影响电机中的绕组只有通电才能转动或移动，由于绕组铜线电阻的存在，绕组在通电之后必然会消耗能量——这就是铜耗；由于直流电机的频繁换向或交流电机本身就是在改变电流的方向，因此由于绕组所在的硅钢片中产生涡流热损耗——这就是铁耗。由于铜耗和铁耗的存在，电机运行产生电磁热，必