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永磁电机的应用

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永磁电机的应用
与传统的电励磁电机相比,永磁电机,特别是稀土永磁电机具有构造简单,运转牢靠;体积小,质量轻;损耗小,效率高;电机的外形和尺寸能够灵敏多样等显著优点。因此应用范围极为普遍,简直普及航空航天、国防、工农业消费和日常生活的各个范畴。下面引见几种山东电机典型永磁电机的主要特性及其主要应用场所。
永磁电机的应用——稀土永磁发电机
永磁同步发电机与传统的发电机相比不需求集电环和电刷安装,构造简单,减少了毛病率。采用稀土永磁后还能够增大气隙磁密,并把电机转速进步到最佳值,进步功率质量比。当代航空、航天用发电机简直全部采用稀土永磁发电机。其典型产品为美国通用电气公司制造的150kVA14极12000r/min~21000r/min和100 kVA60000r/min的稀土钴永磁同步发电机。国内研发的第一台稀土永磁电机即为3kW20000r/min的永磁发电机。
永磁发电机也用作大型汽轮发电机的副励磁机,80年代我国研制胜利当时世界容量最大的40kVA~160kVA稀土永磁副励磁机,装备200MW~600MW汽轮发电机后大大进步电站运转的牢靠性。
21世纪以来,独立电源用的内燃机驱动小型发电机、车用永磁发电机、风轮直接驱动的小型永磁风力发电机正在逐渐推行。
永磁电机的应用——高效同步电动机
永磁同步电动机与感应电动机相比,不需求无功励磁电流,能够显著进步功率因数(可到达1,以至容性),减少了定子电流和定子电阻损耗,而且在稳定运转时没有转子铜耗,进而能够减小风扇(小容量电机以至能够去掉风扇)和相应的风摩损耗,效率比同规格感应电动机可进步2~8个百分点。而且,永磁同步电动机在25%~120%额定负载范围内均可坚持较高的效率和功率因数,使轻载运转时节能效果更为显著。这类电机普通都在转子上设置起动绕组,具有在某一频率和电压下直接起动的才能。21世纪10年代,主要应用在油田、纺织化纤工业、陶瓷玻璃工业和年运转时间长的风机水泵等范畴。
我国自主开发的高效高起动转矩钕铁硼永磁同步电动机在油田应用中能够处理“大马拉小车”问题,起动转矩比感应电动机大50%~100%,能够替代大一个机座号的感应电动机,节电率在20%左右。
纺织化纤行业中负载转动惯量大,请求高牵入转矩。合理设计永磁同步电动机的空载漏磁系数、凸极比、转子电阻、永磁体尺寸和定子绕组匝数能够进步永磁电机的牵入性能,促使它应用于新型的纺织和化纤工业。
大型电站、矿山、石油、化工等行业所用几百千瓦和兆瓦级风机、泵类用电机是耗能大户,21世纪10年代,所用电机的效率和功率因数较低,改用钕铁硼永磁后不只进步了效率和功率因数,节约能源,且为无刷构造,进步了运转的牢靠性。目前1 120kW永磁同步电动机是世界上功率最大的异步起动高效稀土永磁电机,效率高于96.5%(同规格电机效率为95%),功率因数0.94,能够替代比它大1~2个功率等级的普通电动机。
永磁电机的应用——交流伺服永磁电动机和无刷直流永磁电动机
21世纪以来,越来越多地用变频电源和交流电动机组成交流调速系统来替代直流电动机调速系统。在交流电动机中,永磁同步电机的转速在稳定运转时与电源频率坚持恒定的关系,使得它可直接用于开环的变频调速系统。这类电机通常由变频器频率的逐渐升高来起动,在转子上能够不设置起动绕组,而且省去了电刷和换向器,维护便当。
变频器供电的永磁同步电动机加上转子位置闭环控制系统构成自同步永磁电动机,既具有电励磁直流电动机的优良调速性能,又完成了无刷化,主要应用于高控制精度和高牢靠性的场所,如航空、航天、数控机床、加工中心、机器人、电动汽车、计算机外围设备等。
现已研制成宽调速范围、高恒功率调速比的钕铁硼永磁同步电动机和驱动系统,调速比高达1:22500,极限转速到达9000r/min。永磁同步电动机高效、小振动、低噪声、高转矩密度的特性在电动车、机床等驱动安装中是最理想的电动机。
山东电机
随着人民生死水平的不时进步,对家用电器的请求越来越高。例如家用空调器,既是耗电大件,又是噪声的主要来源,其开展趋向是运用能无级调速的永磁无刷直流电动机。它既能依据室温的变化,自动调整到适合的转速下长时间运转,减少噪声和振动,使人的觉得更为温馨,还比不调速的空调器节电1/3。其他如电冰箱、洗衣机、除尘器、风扇等也在逐渐改用无刷直流电动机。
永磁电机的应用——直流电动机
直流电动机采用永磁励磁后,既保存了电励磁直流电动机良好的调速特性和机械特性,还因省去了励磁绕组和励磁损耗而具有构造工艺简单、体积小、用铜量少、效率高等特性。因此从家用电器、便携式电子设备、电开工具到请求有良好动态性能的精细速度和位置传动系统都大量应用永磁直流电动机。500W以下的微型直流电动机中,永磁电机占92%,而10 W以下的永磁电机占99%以上。
21世纪以来,我国汽车行业开展疾速,汽车工业是永磁电机的最大用户,电机是汽车的关键部件,一辆超奢华轿车中,各种不同用处的电机达70余台,其中绝大局部是低压永磁直流微电机。汽车、摩托车用起动机电动机,采用钕铁硼永磁并采用减速行星齿轮后,可使起动机电动机的质量减轻一半。
无死心钕铁硼
应用钕铁硼永磁资料高矫顽力的优良特性不用或少用硅钢片,制成无死心电机,质量大大减轻。无死心永磁电机采用聚磁型构造和正余弦充磁,所产生的磁场呈正弦散布,因而能够不斜槽,能够采用集中绕组,便于AC控制。绕组端部短,损耗小,转矩密度高,振动噪声显著降低。应用在汽车方向盘驱动、机器人、电梯及DVD的驱动等许多方面。
横向磁通钕铁硼
为理解决安放线圈的槽的宽度与磁通流经的齿部的宽度之间的矛盾,进步电机的功率密度和转矩密度,人们不时探究新的磁路构造,呈现了横向磁通电机(Transverse Flux Machine)构造思想。这种电机定子齿槽构造和电枢线圈在空间上互相垂直,主磁通沿电机轴向流通,电流和磁负荷在空间上不存在竞争,因此定子尺寸和通电线圈的大小互相独立,在一定范围内能够恣意选取,进步了功率密度。21世纪,国际上对这种构造电机的研发刚刚起步,有宽广的开展前景。
永磁电机的应用——永磁特种电机
控制电机和特种电机的品种很多,其共同的开展趋向之一是永磁化,以高性能的永磁体励磁逐渐取代电励磁。
由于稀土永磁具有高剩磁密度、高矫顽力和高磁能积的特性,能够允许所制成的电机具有较大的气隙长度和气隙密度,因此在永磁体安放和磁路构造设计上有很大灵敏性,能够依据运用场所,特别是汽车、计算机和航天工程的需求,制成与传统电机不同的构造外形和尺寸,例如盘式电机、无槽电机等。这既能够进一步减少电机的质量和转动惯量,进步电机的反响灵活度;又能够减少电机转矩的脉动,增加运转的平稳性;还能够简化电机的构造和工艺。因此在计算机外围设备、办公设备和请求精度定位控制的场所得到普遍应用。