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      永磁同步電動機是如何產生動力的?

      點擊數:1776    發布日期:2023-10-31
       
          在交流異步電動機中,轉子磁場的形成要分兩步走:第一步是定子旋轉磁場先在轉子繞組中感應出電流;第二步是感應電流再產生轉子磁場。在楞次定律的作用下,轉子跟隨定子旋轉磁場轉動,但又“永遠追不上”,因此才稱其為異步電動機。如果轉子繞組中的電流不是由定子旋轉磁場感應的,而是自己產生的,則轉子磁場與定子旋轉磁場無關,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,定子的旋轉磁場就會拉動轉子旋轉,并且使轉子磁場及轉子與定子旋轉磁場“同步”旋轉。這就是同步電動機的工作原理。
       
          根據轉子自生磁場產生方式的不同,又可以將同步電動機分為兩種:
          一是將轉子繞組通上外接直流電(勵磁電流),然后由勵磁電流產生轉子磁場,進而使轉子與定子磁場同步旋轉。這種由勵磁電流產生轉子磁場的同步電動機稱為勵磁同步電動機。
       
      二是干脆在轉子上嵌上永久磁體,直接產生磁場,省去了勵磁電流或感應電流的環節。這種由永久磁體產生轉子磁場的同步電動機,就稱為永磁同步電動機。
       
      按照不同的工農業生產機械的要求,電機驅動又分為定速驅動、調速驅動和精密控制驅動三類。
       
      1、 定速驅動工農業生產中有大量的生產機械要求連續地以大致不變的速度單方向運行,例如風機、泵、壓縮機、普通機床等。對這類機械以往大多采用三相或單相異步電動機來驅動。異步電動機成本較低,結構簡單牢靠,維修方便,很適合該類機械的驅動。但是,異步電動機效率、功率因數低、損耗大,而該類電機使用面廣量大,故有大量的電能在使用中被浪費了。其次,工農業中大量使用的風機、水泵往往亦需要調節其流量,通常是通過調節風門、閥來完成的,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機、水泵中異步電動機轉速來調節它們的流量,取得可觀的節能效果,但變頻器的成本又限制了它的使用,而且異步電動機本身的低效率依然存在。
       
      2、 調速驅動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。這類驅動系統在包裝機械、食品機械、印刷機械、物料輸送機械、紡織機械和交通車輛中有大量應用。在這類調速應用領域最初用的最多的是直流電動機調速系統,70年代后隨電力電子技術和控制技術的發展,異步電動機的變頻調速迅速滲透到原來的直流調速系統的應用領域。這是因為一方面異步電動機變頻調速系統的性能價格完全可與直流調速系統相媲美,另一方面異步電動機與直流電動機相比有著制造工藝簡單、效率高、同功率電機用銅量少、維護保養方便等優點。故異步電動機變頻調速在許多場合迅速取代了直流調速系統。
       
      3、 精密控制驅動
       
      ① 高精度的伺服控制系統伺服電動機在工業自動化領域的運行控制中扮演了十分重要的角色,應用場合的不同對伺服電動機的控制性能要求也不盡相同。實際應用中,伺服電動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。伺服電動機系統也經歷了直流伺服系統、交流伺服系統、步進電機驅動系統,直至近年來最為引人注目的永磁電動機交流伺服系統。最近幾年進口的各類自動化設備、自動加工裝置和機器人等絕大多數都采用永磁同步電動機的交流伺服系統。
       
      ② 信息技術中的永磁同步電動機當今信息技術高度發展,各種計算機外設和辦公自動化設備也隨之高度發展,與其配套的關鍵部件微電機需求量大,精度和性能要求也越來越高。對這類微電機的要求是小型化、薄形化、高速、長壽命、高可靠、低噪聲和低振動,精度要求更是特別高。例如,硬盤驅動器用主軸驅動電機是永磁無刷直流電動機,它以近10000rpm的高速帶動盤片旋轉,盤片上執行數據讀寫功能的磁頭在離盤片表面只有0.1~0.3微米處作懸浮運動,其精度要求之高可想而知了。信息技術中各種設備如打印機、軟硬盤驅動器、光盤驅動、傳真機、復印機等中所使用的驅動電機絕大多數是永磁無刷直流電動機。受技術水平限制,這類微電機目前國內還不能自己制造,有部分產品在國內組裝。

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