永磁同步電機之永磁直流電動機

    1概述

永磁直流電動機是由永磁體建立勵磁磁場的直流電動機。它除了具有普通電勵磁直流電動機所具備的下垂的機械特性、線性的調(diào)節(jié)特性、調(diào)速范圍寬和便于控制等特點外，還具有體積小、效率高、用銅量少、結(jié)構(gòu)簡單和運行可靠等優(yōu)點。配上穩(wěn)速器后還可適用在電源電壓和負載變動情況下要求轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的場合。因而在家用電器、辦公機械、電動工具，醫(yī)療器械、精密機床、白行車、摩托車、汽車和計算機外圍設(shè)備等方面都得到了廣泛應(yīng)用。隨著欽鐵硼等高性能永磁材料的發(fā)展，永磁直流電動機正從微型和小功率電機向中小型電機擴展。永磁直流電動機種類很多，分類方法也多種多樣。一般按用途可分為控制用和傳動用。按運動方式和結(jié)構(gòu)特點又可分為直線式和旋轉(zhuǎn)式，其中旋轉(zhuǎn)式包括有槽結(jié)構(gòu)和無槽結(jié)構(gòu)。有槽結(jié)構(gòu)包括普通永磁直流電動機和永磁直流力矩電動機：無槽結(jié)構(gòu)包括有鐵心的無槽電樞永磁直流電動機和無鐵心的空心杯電樞直流電動機、印制繞組水磁直流電動機及線繞盤式電樞永磁直流電動機本章以普通永磁直流電動機為典型進行分析討論，其主要內(nèi)容可推廣應(yīng)用于其他結(jié)構(gòu)的永磁直流電動機

2永磁直流電動機荃本方程和穩(wěn)態(tài)運行特性

水磁直流電動機的工作原理和基本方程與電勵磁直流電動機相同，現(xiàn)概括如下：

2.l電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢

水磁直流電動機中兩個最基本的電磁現(xiàn)象，一是電樞繞組通以電流時在磁場中受力產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩孔二另一是電樞繞組在磁場中運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E 。電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢是永磁直流電動機實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換不可分割的兩個重要方面。當電刷放在幾何中性線上、電樞線圈均勻分布且為整距時，電磁轉(zhuǎn)矩爪，和感應(yīng)電動勢E （V）的計算公式如下：。

    電動勢常數(shù)C和轉(zhuǎn)矩常數(shù)G是直流電動機重要的設(shè)計參數(shù)，它們實際上是一個參數(shù)，兩者相差常數(shù)倍，CT 。在設(shè)計電動機時，C和G只能同時增大或減小。也就是說，要想增大腸以減小電流時，C 。也同時增大而使電壓增高，否則轉(zhuǎn)速將下降。要想使電動機負載電流減小，又不使電壓增高，也不使轉(zhuǎn)速降低，只能采取另外的措施。

2 . 2基本方程

2.2.1電壓平衡方程

水磁直流電動機的電壓平衡方程為。

2.2.2轉(zhuǎn)矩平衡方程

在穩(wěn)態(tài)情況下，電動機轉(zhuǎn)矩平衡方程為。

2 . 3穩(wěn)態(tài)運行特性

2 . 3.1機械特性

當電機的端電壓恒定（U～常數(shù)）時，電動機的轉(zhuǎn)速隨電磁轉(zhuǎn)矩變化的關(guān)系曲線，，一f（戳。），稱為永磁直流電動機的機械特性，通常也表示成電動機轉(zhuǎn)速，( r／而n）與輸出轉(zhuǎn)矩T間的關(guān)系曲線。將式（5-1）和（5-2）代入式（5-5 )，經(jīng)整理得。k表示單位電磁轉(zhuǎn)矩變化時所引起的轉(zhuǎn)速變化，它與電樞電阻成正比而與電動勢常數(shù)、轉(zhuǎn)矩常數(shù)的乘積成反比。當電樞電阻小、轉(zhuǎn)矩常數(shù)大時，k小，說明轉(zhuǎn)速下降較慢，亦即戳．變化引起的轉(zhuǎn)速變化小，機械特性較硬；反之，k大則特性變軟．在一定溫度下，普通永磁直流電動機的磁通基本上不隨負載而變化，這與并勵直流電動機相同，故轉(zhuǎn)速隨負載轉(zhuǎn)矩的增大而稍微下降，在。不變時幾乎是一條直線。由于k 、常數(shù)，對應(yīng)于不同的電動機端電壓U，機械特性曲線，為一組平行直線，如圖51所示。在工程上，通常用轉(zhuǎn)速調(diào)整率△ 。（緯）來表征從空載到額定負載時轉(zhuǎn)速變化的大小。