永磁同步電機(jī)之永磁直流電動(dòng)機(jī)

    1概述

永磁直流電動(dòng)機(jī)是由永磁體建立勵(lì)磁磁場(chǎng)的直流電動(dòng)機(jī)。它除了具有普通電勵(lì)磁直流電動(dòng)機(jī)所具備的下垂的機(jī)械特性、線(xiàn)性的調(diào)節(jié)特性、調(diào)速范圍寬和便于控制等特點(diǎn)外，還具有體積小、效率高、用銅量少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。配上穩(wěn)速器后還可適用在電源電壓和負(fù)載變動(dòng)情況下要求轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的場(chǎng)合。因而在家用電器、辦公機(jī)械、電動(dòng)工具，醫(yī)療器械、精密機(jī)床、白行車(chē)、摩托車(chē)、汽車(chē)和計(jì)算機(jī)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(dòng)機(jī)正從微型和小功率電機(jī)向中小型電機(jī)擴(kuò)展。永磁直流電動(dòng)機(jī)種類(lèi)很多，分類(lèi)方法也多種多樣。一般按用途可分為控制用和傳動(dòng)用。按運(yùn)動(dòng)方式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可分為直線(xiàn)式和旋轉(zhuǎn)式，其中旋轉(zhuǎn)式包括有槽結(jié)構(gòu)和無(wú)槽結(jié)構(gòu)。有槽結(jié)構(gòu)包括普通永磁直流電動(dòng)機(jī)和永磁直流力矩電動(dòng)機(jī)：無(wú)槽結(jié)構(gòu)包括有鐵心的無(wú)槽電樞永磁直流電動(dòng)機(jī)和無(wú)鐵心的空心杯電樞直流電動(dòng)機(jī)、印制繞組水磁直流電動(dòng)機(jī)及線(xiàn)繞盤(pán)式電樞永磁直流電動(dòng)機(jī)本章以普通永磁直流電動(dòng)機(jī)為典型進(jìn)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(dòng)機(jī)

2永磁直流電動(dòng)機(jī)荃本方程和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性

水磁直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和基本方程與電勵(lì)磁直流電動(dòng)機(jī)相同，現(xiàn)概括如下：

2.l電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

水磁直流電動(dòng)機(jī)中兩個(gè)最基本的電磁現(xiàn)象，一是電樞繞組通以電流時(shí)在磁場(chǎng)中受力產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩孔二另一是電樞繞組在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E 。電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是永磁直流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換不可分割的兩個(gè)重要方面。當(dāng)電刷放在幾何中性線(xiàn)上、電樞線(xiàn)圈均勻分布且為整距時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩爪，和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E （V）的計(jì)算公式如下：。

    電動(dòng)勢(shì)常數(shù)C和轉(zhuǎn)矩常數(shù)G是直流電動(dòng)機(jī)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，它們實(shí)際上是一個(gè)參數(shù)，兩者相差常數(shù)倍，CT 。在設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)時(shí)，C和G只能同時(shí)增大或減小。也就是說(shuō)，要想增大腸以減小電流時(shí)，C 。也同時(shí)增大而使電壓增高，否則轉(zhuǎn)速將下降。要想使電動(dòng)機(jī)負(fù)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡方程為。

2 . 3穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性

2 . 3.1機(jī)械特性

當(dāng)電機(jī)的端電壓恒定（U～常數(shù)）時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨電磁轉(zhuǎn)矩變化的關(guān)系曲線(xiàn)，，一f（戳。），稱(chēng)為永磁直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，通常也表示成電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，( r／而n）與輸出轉(zhuǎn)矩T間的關(guān)系曲線(xiàn)。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(shí)所引起的轉(zhuǎn)速變化，它與電樞電阻成正比而與電動(dòng)勢(shì)常數(shù)、轉(zhuǎn)矩常數(shù)的乘積成反比。當(dāng)電樞電阻小、轉(zhuǎn)矩常數(shù)大時(shí)，k小，說(shuō)明轉(zhuǎn)速下降較慢，亦即戳．變化引起的轉(zhuǎn)速變化小，機(jī)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(dòng)機(jī)的磁通基本上不隨負(fù)載而變化，這與并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)相同，故轉(zhuǎn)速隨負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增大而稍微下降，在。不變時(shí)幾乎是一條直線(xiàn)。由于k 、常數(shù)，對(duì)應(yīng)于不同的電動(dòng)機(jī)端電壓U，機(jī)械特性曲線(xiàn)，為一組平行直線(xiàn)，如圖51所示。在工程上，通常用轉(zhuǎn)速調(diào)整率△ 。（緯）來(lái)表征從空載到額定負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速變化的大小。