无刷直流电机工作原理及PWM调速.pdf

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1、第二十五章无刷直流电机主要内容：1、永磁材料及其特性参数2、无刷直流电机及其工作原理3、无刷直流电机的PWM调速华北电力大学电机教研室《电机学》§25-1永磁材料及其特性参数1、永磁材料铁磁材料磁化特性曲线华北电力大学电机教研室《电机学》§25-1永磁材料及其特性参数1、永磁材料永磁材料的去磁（退磁）曲线永磁材料的去磁曲线表示永磁材料被完全磁化后无外励磁时的B—H关系。华北电力大学电机教研室《电机学》§25-1永磁材料及其特性参数永磁材料分类常用的永磁材料有铝镍钴（AlniCo）、钡铁氧体（Ba-Ferrite）和锶铁氧体（Sr-Ferrite）、钐钴（SmCo2∶1

2、7型和SmCo1∶5型）和钕铁硼（NdFeB），这是按发明的先后顺序排列的；若按年产吨位排列则为：铁氧体、钕铁硼、铝镍钴、钐钴；若按销售额排列则为：铁氧体和钕铁硼并列第一，然后是钐钴、铝镍钴。华北电力大学电机教研室《电机学》§25-1永磁材料及其特性参数永磁材料分类华北电力大学电机教研室《电机学》§25-1永磁材料及其特性参数永磁材料的特性参数（1）磁通量（Φ）永磁体的磁力线（磁通量）从N极出来，经过周围空间回到该磁体的S极，形成闭合回路。磁通量用磁通表测量，基本单位叫韦伯（Wb），1Mx=10-8Wb。华北电力大学电机教研室《电机学》§25-1永磁材料及其特性参数

3、永磁材料的特性参数（2）磁通密度（B）单位面积（S）上垂直通过的磁通量（Φ）叫做磁通密度（B），B=Φ/S。1T=1Wb/m2，1G=1Mx/cm2，1T=10000G磁通密度（B）用特斯拉计（高斯计）测量。华北电力大学电机教研室《电机学》§25-1永磁材料及其特性参数永磁材料的特性参数（3）剩磁（Br或Mr）剩磁是简称，全称是“剩余磁感应强度”（Br）。将永磁体放在电磁铁两极头之间夹紧，通过磁滞回线测试仪测出退磁曲线，便得到该永磁体的剩磁，它的单位与磁通密度相同。华北电力大学电机教研室《电机学》§25-1永磁材料及其特性参数永磁材料的特性参数（3）剩磁（Br或Mr

4、）铝镍钴的剩磁为0.8~1.4T(8000~14000G)，钡锶铁氧体的剩磁为0.2~0.44T(2000~4400G)，钐钴2∶17型的剩磁为1~1.14T(10000~11400G)，钐钴1∶5型的剩磁为0.85~1.05T(8500~10500G)，钕铁硼的剩磁为1.1~1.52T(11000~15200G)。华北电力大学电机教研室《电机学》§25-1永磁材料及其特性参数永磁材料的特性参数（4）磁场强度（H）电流在其周围产生磁场，磁场强度（H）表示磁场的强弱，单位：（A/m）和奥斯特（Oe）。常用千安/米（kA/m）。换算关系：1Oe=(100/4π)A/m≈80A/

5、m，故1000Oe=1kOe≈1000×80A/m=80kA/m。华北电力大学电机教研室《电机学》§25-1永磁材料及其特性参数永磁材料的特性参数（5）矫顽力（Hc）、Hcb与Hci的区别永磁体经有效充磁后显示出磁性，磁通量从N极出来，回到S极。在反向磁场(退磁场)的作用下永磁体顽强地保持该磁性，直到在某一大小的反向磁场下该磁性退到零，此磁场的数值就是该永磁体的矫顽力数值。华北电力大学电机教研室《电机学》§25-1永磁材料及其特性参数永磁材料的特性参数（5）矫顽力（Hc）、Hcb与Hci的区别矫顽力分为：Hcb和內禀矫顽力Hci。铝镍钴以及钡、锶铁氧体的Hci与Hcb的差

6、别不大，所以一般不用Hci。稀土永磁材料的Hci比Hcb大很多，退磁曲线测量到Hcb时，被测的稀土永磁体几乎没有退磁；只有测量到Hci这一点时，稀土永磁体才退磁了。华北电力大学电机教研室《电机学》§25-1永磁材料及其特性参数永磁材料的特性参数华北电力大学电机教研室《电机学》§25-1永磁材料及其特性参数永磁材料的特性参数（6）最大磁能积(BH)max在B-H曲线上，每一点都对应一组数值（B，H）及其乘积BH。在Br点，H值为0，故BH乘积为0；在Hcb点B值为0，故BH乘积也为0。在此两点之间必定有一点的BH乘积达到最大，记为(BH)max，并称它为最大磁能积。永磁材料

7、的最大磁能积代表储存在它里面的磁能密度。华北电力大学电机教研室《电机学》§25-1永磁材料及其特性参数永磁材料的特性参数（6）最大磁能积(BH)max华北电力大学电机教研室《电机学》§25-1永磁材料及其特性参数永磁材料的特性参数（6）最大磁能积(BH)max最大磁能积单位分别是千焦耳/立方米（kJ/m3）和兆高奥（MGOe）。这两个单位之间的换算因子是100/4π=7.96。即1MGOe=(100/4π)kJ/m3，故100kJ/m3÷7.96=12.56MGOe。华北电力大学电机教研室《电机学》