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1、永磁直流电动机永磁直流电动机-11概述永磁直流电动机种类很多，分类方法也多种多样。一般按用途可分为控制用和传动用。按运动方式和结构特点又可分为直线式和旋转式，其中旋转式包括有槽结构和无槽结构。有槽结构包括普通永磁直流电动机和永磁直流力矩电动机；无槽结构包括有铁心的无槽电枢永磁直流电动机和无铁心的空心杯电枢直流电动机、印制绕组永磁直流电动机及线绕盘式电枢永磁直流电动机。本章以普通永磁直流电动机为典型进行分析讨论，其主要内容可推广应用于其他结构的永磁直流电动机。永磁直流电动机-22永磁直流电动机基本方程和稳态运行特性
2、永磁直流电动机的工作原理和基本方程与电励磁直流电动机相同，现概括如下：2.1电磁转矩和感应电动势永磁直流电动机中两个最基本的电磁现象,一是电枢绕组通以电流时在磁场中受力产生电磁转矩式Tem；另一是电枢绕组在磁场中运动产生感应电动势Ea.电磁转矩和感应电动势是永磁直流电动机实现机电能量转换不可分割的两个重要方面.当电刷放在几何中性线上、电枢线圈均匀分布且为整距时，电磁转矩Tem(N.m)和感应电动势Ea(V)的计算公式如下：Tem=pN/(2pa)*FIa=CTFIa(5-1)Ea=pN/(60a)*Fn=CeFn
3、(5-2)式中:p―极对数；N―电枢绕组总导体数；F―每极气隙磁通（Wb);Ia―电枢电流（A);a―电枢绕组的并联支路对数；n―转子转速（r/min);CT―转矩常数，对已制成的电机来说是一个常数.CT=pN/(2pa)(5-3)Ce―电动势常数，对已制成的电机来说是一个常数，Ce=pN/(60a)(5-4)电动势常数Ce和转矩常数CT是直流电动机重要的设计参数,它们实际上是一个参数,两者相差常数倍,CT=60Ce/(2p)=9.549Ce.在设计电动机时，Ce和CT只能同时增大或减小.也就是说，要想增大CT以
4、减小电流时,Ce也同时增大而使电压增高,否则转速将下降.要想使电动机负载电流减小,又不使电压增高,也不使转速降低,只能采取另外的措施.永磁直流电动机-32.2基本方程:2.2.1电压平衡方程永磁直流电动机的电压平衡方程为U=Ea+IaRa+DUb(5-5)式中U---电动机端电压(V);Ra---电枢回路电阻(W);DUb---一对电刷接触压降(V)，其值与电刷型号有关，一般取Dub=0.5~2.0V.2.2.2转矩平衡方程在稳态情况下,电动机转矩平衡方程为Tem=T2+T0(5-6)式中T2---电动机轴上的机
5、械负载转矩(N.m);T0---由于电动机铁心中涡流、磁滞损耗和机械损耗而产生的转矩(N.m),属制动性质，T。＝CTFI0式中I0―电动机的空载电流(A).2.2.3功率平衡方程永磁直流电动机的电磁功率Pem(W)Pem=EaIa=pN/(60a)*Fn*Ia=pN/(2pa)*Fn*Ia(2pa)/60=TemW(5-8)式中W---转子机械角速度(rad/s),W=2pn/60.式(5-8)中EaIa为电源用以克服反电动势所消耗的电功率,TemW为电动机的电磁转矩对机械负载所做的机械功率，二者相等.将式(5
6、-5)两边同乘以电枢电流Ia,得UIa=EaIa+IaRaIa+DUbIa即P1=Pem+Pcua+Pb(5-9)Pem=TemW=(T2+T0)W=P2+P0=P2+Pfe+Pfw式中P1--电动机的输入功率(w);Pcua―电枢绕组铜耗（W);Pb―电刷接触电阻损耗（W);P0―电动机的空载损耗（W);Pfe―铁心损耗（W);Pfw―机械摩擦损耗，又称风摩损耗（W);P2―电动机输出的机械功率(W),P2=T2W。永磁直流电动机-42.3稳态运行特性:2.3.1机械特性:当电机的端电压恒定(U=常数)时，电动
7、机的转速随电磁转矩变化的关系曲线,n=f(Tem),称为永磁直流电动机的机械特性,通常也表示成电动机转速n(r/min)与输出转矩T2(N·m)间的关系曲线.将式Tem=pN/(2pa)*FIa=CTFIa和Ea=pN/(60a)*Fn=CeFn代入式U=Ea+IaRa+DUb经整理得:n=(U-Dub)/(CeF)–Ra/(CeCTF2)*Tem=n’0–kTem=n’0–kT0–kT2在电动机堵转(n=0)时的电磁转矩,即电动机的堵转转矩(N.m):Tk=CT*(U-Dub)/Ra式中:n’0---理想空载转
8、速，n’0=(U-Dub)/(CeF)对应于Te=T2+To=0时的情况；k---机械特性曲线的斜率，k=Ra/(CeCTF2)k表示单位电磁转矩变化时所引起的转速变化,它与电枢电阻成正比而与电动势常数、转矩常数的乘积成反比.当电枢电阻小、转矩常数大时,k小,说明转速下降较慢,亦即Tem变化引起的转速变化小,机械特性较硬;反之,k大则特性变软.在一定温度下,普通永磁直流电
