永磁直流电机简介精品课件
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chap07永磁无刷直流电机精选PPT课件
直流电动机的不足
解决措施：
电刷的磨损与维护； 机械式换向火花，限制了应用场合； 难以实现高速运行；
通过电力电子式逆变器完成直流到交流的转换； 通过转子位置传感器检测转子位置，完成换向片与电刷的作
用，以决定换流时刻； 考虑到实现的方便性，定、转子位置颠倒，组成反装式直流
电动机。
河南科技大学电信学院
3）再转过120度，C相导通。
河南科技大学电信学院
15
A相通电
Ff
Ff
Fa
7.永磁无刷直流电机
上述过程可以看成按一定顺序换相通
电的过程，或者磁场旋转的过程，定
子各相绕组在气隙中所形成的旋转磁
场是跳跃运动的，一周内有三种状态， 每种磁场状态持续120°，他们跟踪 转子并与转子的磁场相互作用，产生
驱使转子旋转的电磁转矩。
河南科技大学电信学院
21
7.永磁无刷直流电机
(T6、T1) (T1、T2 ) (T2、T3 ) (T3、T4 ) (T4、T5 ) (T5、T6 )
H3 转子位置传感器
(T6、T1) (T1、T2 ) (T2、T3 ) (T3、T4 ) (T4、T5 ) (T5、T6 )
河南科技大学电信学院
18
7.永磁无刷直流电机
(T6、T1) (T1、T2 ) (T2、T3 ) (T3、T4 ) (T4、T5 ) (T5、T磁场。因此，所产生的电磁转矩为脉动转矩。
减小转矩脉动的方法是增加一周内的磁状态数，如二相导通六 状态。
河南科技大学电信学院
17
7.永磁无刷直流电机
➢二相导通星形六状态
V1
D1 V3
US
V4
V6
D4
D3 V5
微型永磁直流电动机PPT讲座(第一讲)概要
（16）
式中，U ——电枢回路上两端的电压（V）； raj ——电枢电阻（ ）；T ——负载转矩（ N m ）；Tf —— 电动机内部的机械损耗转矩（ N m ）。经验表明，同一台永磁直流电动机在一般正常转速范围内（含空载）， 由铁芯损耗和机械损耗所产生的阻力矩基本不变。可用空载时的损耗所对应的转矩T ，来替代Tf 。
图8
19
Na
第一讲 UN
2、主要特性
2.1 机械特性
如果忽略电枢反应和其他引起磁通变化等次要因素，认为电动机的
气隙磁通 是一常数。此外，不计电势和电流的脉动分量，那末，电
动机在稳态运行情况下，电枢绕组的感应电势为
，电磁转
矩
，而且，电枢回路的电压平衡方程式为：
U raj I Ea
（15）
以及转矩方程式：Tem T Tf
对 求导数，且使导数为零，可得对应最大效率 时的感应电势
并得到
公式（28）表明：电动机的最大效率，取决于空载时电枢电阻压降的相 对值；在端电压 一定的情况下，取决于空载电流和电枢电阻。空载电流 由对应于转子铁芯损耗和机械损耗的损失转矩决定。
26
Na
第一讲 UN
2、主要特性
2.1 机械特性
对应于最大效率时的转速、电流、转矩和功率均可求得：
图1
图2
6
第一讲
1.2 工作原理
换向器和电刷的作用——能使线圈边电流方向改变 的作用。
图3
7
第一讲
1.2.1电枢电磁转矩
通常在电动机的一个磁极下，气隙磁通沿电枢铁芯外圆圆周分布是不均匀的。 在磁极的中心位置磁通 磁密度B最大，且从磁极中心线位置向两磁极边缘时，磁通 密度逐渐变小，直至为零。磁通密度为零的位置恰好处在两磁极间的几何中心线上。 如图4所示。
永磁无刷直流电机(电机控制)课件
设备的驱动。
新能源
用于风力发电、太阳能 发电等新能源设备的驱
动和控制。
汽车电子
用于电动汽车、混合动 力汽车等车辆的驱动和
控制。
其他领域
如航空航天、医疗器械 、智能家居等需要高精
度控制的领域。
02
电机控制系统
控制系统概述
控制系统是永磁无刷直流电机的重要组成部分，用于实现电机的启动、调速、制 动等功能。
永磁无刷直流电机通过控制电流 的相位和幅值，实现电机的启动 、调速和制动等功能。
结构与特点
结构
永磁无刷直流电机由定子、转子和控 制器三部分组成。定子包括永磁体和 电枢绕组，转子为金属导体。
特点
具有高效、高可靠性、高控制精度、 长寿命等优点，适用于需要高精度控 制的应用场景。
应用领域
工业自动化
用于各种自动化生产线 、机器人、数控机床等
电磁干扰和噪声
无刷直流电机在运行过程中会产生电磁干 扰和噪声，对周围环境和人体健康造成一 定影响，需要采取措施进行抑制。
未来研究方向
高效能电机及其控制技术
研究新型的电机结构和控制策略，以 提高电机的能效和稳定性。
智能感知与故障诊断
利用传感器和智能算法，实现对电机 系统的实时感知和故障诊断，提高系 统的可靠性和安全性。
模糊控制算法
总结词
模糊控制算法是一种基于模糊逻辑的控制算法，通过模糊化输入变量和模糊规则实现控 制输出。
详细描述
模糊控制算法将输入变量的精确值模糊化，转换为模糊集合，然后根据模糊规则进行逻 辑运算，得到输出变量的模糊集合。最后，对输出变量的模糊集合进行去模糊化，得到 精确的控制输出。模糊控制算法能够处理不确定性和非线性问题，适用于永磁无刷直流
新能源
用于风力发电、太阳能 发电等新能源设备的驱
动和控制。
汽车电子
用于电动汽车、混合动 力汽车等车辆的驱动和
控制。
其他领域
如航空航天、医疗器械 、智能家居等需要高精
度控制的领域。
02
电机控制系统
控制系统概述
控制系统是永磁无刷直流电机的重要组成部分，用于实现电机的启动、调速、制 动等功能。
永磁无刷直流电机通过控制电流 的相位和幅值，实现电机的启动 、调速和制动等功能。
结构与特点
结构
永磁无刷直流电机由定子、转子和控 制器三部分组成。定子包括永磁体和 电枢绕组，转子为金属导体。
特点
具有高效、高可靠性、高控制精度、 长寿命等优点，适用于需要高精度控 制的应用场景。
应用领域
工业自动化
用于各种自动化生产线 、机器人、数控机床等
电磁干扰和噪声
无刷直流电机在运行过程中会产生电磁干 扰和噪声，对周围环境和人体健康造成一 定影响，需要采取措施进行抑制。
未来研究方向
高效能电机及其控制技术
研究新型的电机结构和控制策略，以 提高电机的能效和稳定性。
智能感知与故障诊断
利用传感器和智能算法，实现对电机 系统的实时感知和故障诊断，提高系 统的可靠性和安全性。
模糊控制算法
总结词
模糊控制算法是一种基于模糊逻辑的控制算法，通过模糊化输入变量和模糊规则实现控 制输出。
详细描述
模糊控制算法将输入变量的精确值模糊化，转换为模糊集合，然后根据模糊规则进行逻 辑运算，得到输出变量的模糊集合。最后，对输出变量的模糊集合进行去模糊化，得到 精确的控制输出。模糊控制算法能够处理不确定性和非线性问题，适用于永磁无刷直流
永磁直流电机ppt课件
第二讲永磁直流电机
1.概述
永磁直流电机与传统他励直流电机特性类似 只是永磁体取代其定子上的励磁系统 永磁体励磁不可调节 结构简单、体积小 广泛用于家电、办公设备、电动工具医疗等领域
第二讲永磁直流电机
1.磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.1铝镍钴永 磁直流电机 磁极结构
第二讲永磁直流电机
弱磁调速：
永磁电机永磁体不容易调磁，一般不采用 混合励磁
第二讲永磁直流电机
5.永磁直流电机电枢反应
与他励直流电机一样
电刷在几何中性线上为交轴电枢反应 电刷不在几何中性线上 既有q轴又有d轴电枢反应
电枢反应使得永磁体后 极尖可能发生不可逆退 磁，应确保其中永磁体
退磁线拐点以上
最大电 流：堵 转、反 接制动
1.2铁氧体永磁直流电机磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.3稀土永磁直流电机磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.4永磁直流电机复合磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.5永磁直流电机电枢结构
第二讲永磁直流电机
2.永磁直流电机的基本方程（与他励直流机类似）
电枢电压方程： 感应电势： 电磁转矩： 电磁功率： 功率平衡方程：
转矩平衡方程：
第二讲永磁直流电机
3.永磁直流电机的工作特性
磁直流电机的工作特性
机械特性：
第二讲永磁直流电机
4.永磁直流电机调速
电枢回路串电阻调速：
第二讲永磁直流电机
4.永磁直流电机调速
调压调速：
第二讲永磁直流电机
4.永磁直流电机调速
1.概述
永磁直流电机与传统他励直流电机特性类似 只是永磁体取代其定子上的励磁系统 永磁体励磁不可调节 结构简单、体积小 广泛用于家电、办公设备、电动工具医疗等领域
第二讲永磁直流电机
1.磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.1铝镍钴永 磁直流电机 磁极结构
第二讲永磁直流电机
弱磁调速：
永磁电机永磁体不容易调磁，一般不采用 混合励磁
第二讲永磁直流电机
5.永磁直流电机电枢反应
与他励直流电机一样
电刷在几何中性线上为交轴电枢反应 电刷不在几何中性线上 既有q轴又有d轴电枢反应
电枢反应使得永磁体后 极尖可能发生不可逆退 磁，应确保其中永磁体
退磁线拐点以上
最大电 流：堵 转、反 接制动
1.2铁氧体永磁直流电机磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.3稀土永磁直流电机磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.4永磁直流电机复合磁极结构
第二讲永磁直流电机
1.5永磁直流电机电枢结构
第二讲永磁直流电机
2.永磁直流电机的基本方程（与他励直流机类似）
电枢电压方程： 感应电势： 电磁转矩： 电磁功率： 功率平衡方程：
转矩平衡方程：
第二讲永磁直流电机
3.永磁直流电机的工作特性
磁直流电机的工作特性
机械特性：
第二讲永磁直流电机
4.永磁直流电机调速
电枢回路串电阻调速：
第二讲永磁直流电机
4.永磁直流电机调速
调压调速：
第二讲永磁直流电机
4.永磁直流电机调速
《永磁电机》PPT课件
5. 价格低廉
稀土材料: 退磁曲线即回复线，磁性能稳定！！
§24-2 永磁同步电机 永磁代替电励磁电枢结构不变。
N S
星型
径向
切向
结构特点
➢不消耗励磁 功率损耗小，效率高 ➢省去转子的滑环或电刷（电磁式同步电机） 结构简单
永磁铁的工作特点
➢永磁铁的提供磁通和磁势不是常数 永磁电机参数和运行的性
➢永磁的磁阻很大
第十八章 同步电机概述 复习交流电机一般问题（交流绕组、感应电势、 磁势），了解同步电机原理、结构、励磁方式、 技术指标、航空同步电机特色及发展状况。
*第十九章 三相同步发电机对称运行原理 重点介绍了同步电机电枢反应，推导出时空相量 图，本章另一个重点是同步发电机的电势方程及 相量图，这些是同步电机的基本理论，应当牢固 掌握，同时，对同步发电机的负载特性及电抗测 定方法应了解。
Hs H
1O1e004π0 A/ /m
79.577 8A 0A /m /m 磁滞回线
铁磁性材料的分类
➢软磁材料：矫顽力小于100A/m。用来组
成电机磁路，如定、转于冲片，以及其它导 磁部分。
➢半硬磁材料：矫顽力为100~1000A/m。
可用于制作磁滞电动机转子，故也称磁滞材
料。在工作过程中常处于交变磁化状态。
硅钢 纯铁
银 铜 真空 铝
物质的磁性
r
性质 相对导磁率
铁磁性
5000
铁磁性
7000
铁磁性
200000
反磁性 0.99983
反磁性 0.999983
反磁性
1.0
反磁性 1.00002
第一节 永磁材料的基本性能
一．磁性材料基本概念 二．永磁材料磁性能的主要参数
永磁无刷直流电机简介课件
• 稀土钴：适合于对电机体积、重量和性能要求很高，工作环境温度高， 要求温度稳定性好，制造成本不是主要考虑因素的场合。
• 粘结永磁材料：适合批量大、磁极形状复杂、电机性能要求不高的场 合。 电气学院
转子设计
转子设计
损耗与效率
概述
电机损耗可分为下列5类： （1）定、转子铁心中的基本铁耗，它是由主磁场在铁心中发生变化时产生的。
6步通电顺序
A
4
1a
6 3
COM
c
b
B
2
C
5
• 三相绕组通电遵循如下规则：
每步三个绕组中一个绕组流入电流，一个绕组流出电流，一个 绕组不导通；
• 通电顺序如下：
1.A+B- 2.C+B- 3.C+A- 4.B+A- 5. B+C- 6.A+C-
6步通电顺序
A
A
FA+C-
FA+B-
4
1a
6
3
FB+C-
由6只功率开关元件组成的三相
H形桥式逆变电路。
一、电枢绕组的反电势
单根电枢绕组在气隙磁场中的感应电势
e Blv
式中：B ——气隙磁感应强度；
l ——导体的有效长度； v ——转子相对于定子导体的线速度。
对于线速度v 有：
v D n 2 p n
60
60
式中：n ——电动机转速，单位为r/min； D ——电枢内径； p ——极对数；
• 如果将一只霍尔传感器安装在靠近转子的位置，当N极逐渐靠近 霍尔传感器即磁感应强度达到一定值时，其输出是导通状态；
• 当N极逐渐离开霍尔传感器、磁感应强度逐渐减小时，其输出仍 然保持导通状态；只有磁场转变为S极并达到一定值时，其输出 才翻转为截止状态。
• 粘结永磁材料：适合批量大、磁极形状复杂、电机性能要求不高的场 合。 电气学院
转子设计
转子设计
损耗与效率
概述
电机损耗可分为下列5类： （1）定、转子铁心中的基本铁耗，它是由主磁场在铁心中发生变化时产生的。
6步通电顺序
A
4
1a
6 3
COM
c
b
B
2
C
5
• 三相绕组通电遵循如下规则：
每步三个绕组中一个绕组流入电流，一个绕组流出电流，一个 绕组不导通；
• 通电顺序如下：
1.A+B- 2.C+B- 3.C+A- 4.B+A- 5. B+C- 6.A+C-
6步通电顺序
A
A
FA+C-
FA+B-
4
1a
6
3
FB+C-
由6只功率开关元件组成的三相
H形桥式逆变电路。
一、电枢绕组的反电势
单根电枢绕组在气隙磁场中的感应电势
e Blv
式中：B ——气隙磁感应强度；
l ——导体的有效长度； v ——转子相对于定子导体的线速度。
对于线速度v 有：
v D n 2 p n
60
60
式中：n ——电动机转速，单位为r/min； D ——电枢内径； p ——极对数；
• 如果将一只霍尔传感器安装在靠近转子的位置，当N极逐渐靠近 霍尔传感器即磁感应强度达到一定值时，其输出是导通状态；
• 当N极逐渐离开霍尔传感器、磁感应强度逐渐减小时，其输出仍 然保持导通状态；只有磁场转变为S极并达到一定值时，其输出 才翻转为截止状态。
永磁直流无刷电动机-PPT精选文档21页
Hunan University
Hunan University
Hunan University
• 定子各相绕组在位置检测器的控制下， 依次馈电
• 产生的电枢磁场和转动的转子永磁磁场 在空间能保持将近垂直
• 转子在一周内有三种磁状态，电磁转矩 有很大的脉动
2. 三相桥式
Hunan University
Hunan University
5-1 永磁无刷直流电动机原理
Hunan University
一、基本组成
永磁电机本体、转子位置检测器和功率电子开关
Hunan University
Hunan University
逆变器用于给电动机定子各相绕组在一定的时刻通以一定时间长 短的直流电流，以便与转子永磁磁场相互作用产生持续不断的 恒定转矩，各个功率器件的触发由转子位置监测器检测到University
Hunan University
三三通电方式
Hunan University
三、运行特性
Hunan University
n(Us K eUT)KeRKTTa
与并励直流电动机机械特性 相似，调压调速式永磁直流 无刷电动机的主要调速方式 通过对直流电源的PWM调制 来实现
位置检测装置
Hunan University
• 电磁式位置传感器 • 磁敏式位置传感器 • 光电式位置传感器
Hunan University
磁敏式位置传感器
Hunan University
磁敏式位置传感器
Hunan University
光电式位置传感器
二、运行原理
1.三相半桥
Hunan University
Hunan University
直流电机PPT精品课件
绕电枢一周， 所有元件互相串联构成一闭合回路。
电路图
结合电刷的放置， 得到该瞬时的电路图
每个极下的元件组成一条支路。 即单迭绕 组的并联支路数正好等于电机的极数。
这是单迭绕组的重要特点之一。
单迭绕组的特点
• 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。 • 并联支路数等于磁极数， 2a=2p; • 整个电枢绕组的闭合回路中， 感应电动势的总和为零，
电枢绕组
换向极
电刷装置 换向器
风扇 转轴
轴承
二、直流电机的工作原理
磁场定义
直流电机的物理模型
1 直流发电机的工作原理
（1）、换流过程
b
Aa
c
d
B
b
a
A
c
Bd
电势正方向：abcd B+,A-
电势正方向：电势正方向： dcba
B+,A-
c
Ad
b
a
B
（2）直流发电机运行时的几点结论
1. 电枢线圈内电势、电流方向是交流电； 2. 电刷间为直流电势。线圈中感应电势与电流方向一
2-2 柴油发电机型号和规格的选择
三、容量计算的原则：
1.柴油发电机的额定容量所供负荷的计算容量
2.柴油发电机的允许起动容量电动机有效起动容
量
柴油发电机额定容量(Sfe) ------主力发电功率(铭牌数据)
所供负荷的计算容量(SJ) ------发电机可能提供负荷的计算容量
柴油发电机允许起动容量(Sfq) ------发电机出口压降达20%时的允许起动容量(铭
转矩方向电：势方向：dcba 电势方向：
c
d
b
a
（2）直流电动机运行时的几点结论
电路图
结合电刷的放置， 得到该瞬时的电路图
每个极下的元件组成一条支路。 即单迭绕 组的并联支路数正好等于电机的极数。
这是单迭绕组的重要特点之一。
单迭绕组的特点
• 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。 • 并联支路数等于磁极数， 2a=2p; • 整个电枢绕组的闭合回路中， 感应电动势的总和为零，
电枢绕组
换向极
电刷装置 换向器
风扇 转轴
轴承
二、直流电机的工作原理
磁场定义
直流电机的物理模型
1 直流发电机的工作原理
（1）、换流过程
b
Aa
c
d
B
b
a
A
c
Bd
电势正方向：abcd B+,A-
电势正方向：电势正方向： dcba
B+,A-
c
Ad
b
a
B
（2）直流发电机运行时的几点结论
1. 电枢线圈内电势、电流方向是交流电； 2. 电刷间为直流电势。线圈中感应电势与电流方向一
2-2 柴油发电机型号和规格的选择
三、容量计算的原则：
1.柴油发电机的额定容量所供负荷的计算容量
2.柴油发电机的允许起动容量电动机有效起动容
量
柴油发电机额定容量(Sfe) ------主力发电功率(铭牌数据)
所供负荷的计算容量(SJ) ------发电机可能提供负荷的计算容量
柴油发电机允许起动容量(Sfq) ------发电机出口压降达20%时的允许起动容量(铭
转矩方向电：势方向：dcba 电势方向：
c
d
b
a
（2）直流电动机运行时的几点结论
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26
Three coil moving coil motor
27
特点： • Field does not vary in iron cores • Light weight • Coggingless. • Small inductance and good commutation.
28
工作特性
Cogging torque exists in PM brushed dc machines, as well as all other types of PM machines
18
19
2、slotless motor
20
特点 •Extremely low cogging torque •Gap between rotor core and pole shoes is larger, so larger volume of PMs are needed to get sufficient magnetic flux
7
rare—earth 稀土元素的氧化物 samarium钐Sm neodymium钕Nd Common rare-earth PMs: SmCo, NdFeB
8
9
10
11
12
永磁直流电机的主要特点：
永磁电机不需要直流励磁电源。可以减少电源的耗电量， 具有重要的经济价值 永磁电机没有励磁绕组，节省电机的用铜量，减少电气 铜耗。特别是在微型和小容量范围内，电机的重量，体积， 效率和成本都得到改善 电磁式电机中主磁通可以通过对励磁电流的调节来控制， 但是永磁电机中永磁材料的磁场是恒定的，因此永磁电机 电压调整率差，调速也只能通过改变电枢电压/电流来实 现 设计永磁电机时，B由材料磁特性和磁路尺寸决定，因 此是被间接决定了的 受材料限制，永磁电机以微型和小容量为主
• 功率损耗P
40
Reference：
[1] Jacek F. Gieras，Permanent Magnet Motor Technology， pp. 119—134 [2] 金孟加/沈建新，Modern Permanent Magnet Electric Machines– Theory and Control，Ch3. Permanent Magnets，Ch5. PM Brushed DC Machines [3] 陈峻峰，永磁电机上/下，机械工业出版社， 第一章，第十二章 [4] 邱国平，永磁直流电机机械特性曲线的非常 规测量, 微特电机2019年第2期 [5] 谢少军，永磁无刷直流发电机的工作特性研 究，第28卷第1期，南京航空航天大学学报
21
3、moving-coil rotor（动圈式？）
22
Cylindrical outside—field type
23
Cylindrical inside —field type
24
Disc types Pancake moving—coil rotor
25
Printed moving—coil motor
29
30
31
Байду номын сангаас
32
工作特性： •与电磁式电机类似 •永磁无刷直流发电机由于电枢反应小，其外特性 较硬；电机的输出电压与转速之间具有线性关系； 由于永磁发电机没有励磁电流变化的时间常数和电 抠反应电抗较小，其动态响应较快
33
永磁发电机VS电磁式发电机
34
35
永磁电动机工作曲线
36
机械特性
37
永磁直流电机类型与应用：
•驱动用永磁直流电动机：录音机、摄影机、日用 电器、汽车、仪器仪表、电动玩具等
•永磁直流伺服电动机：自动化系统、测量装置、 电子设备 •永磁直流测速发电机 •永磁直流力矩电动机：低速直接驱动系统 •永磁直流低速测速发电机：伺服系统速度反馈器 •永磁无刷直流电动机 •永磁无刷测速发电机
17
COGGING TORQUE是电机行业的一个专业名词，译为齿槽转矩， 大小只和电机本身有关，反映的是电机本身的内在特性的综合指标。 它的存在会使电机的振 动、噪声和控制向人们不希望的方向变化. 所以它的大小是对电机品质的一个客观评价。
Characteristics of cogging torque: • Cogging torque exists even if there is no current input. • The average of cogging torque is zero. • The number of cycle per revolution of the cogging torque is the least common multiple of poles number and teeth number.
13
结构特点
14
15
永磁直流电机有三种基本的结构 1、conventional slotted motor
16
特点： •More durable and reliable than a slotless rotor •The greater the number of slots, usually the less the cogging torque and torque ripple, and the less the electromagnetic noise. •Rotor core skewing(时滞) can significantly reduce the cogging torque.
PM类型 Alnico 铝镍钴合金，磁钢：由几种硬的强金属，如 铁与铝、镍、钴等合成，有时是铜、铌、钽合成， 用来制作超硬度永磁合金
6
Ferrite（铁素体）任何一组象陶瓷的非金属元素且 通常为三氧化二铁和其它氧化物的铁磁化合物，尤 指用于计算机存储元件、永久性磁铁及各种固态元 件中以极高的电阻力为特点的此种化合物 MOx6(Fe2O3), where M can be Ba, Sr, Pb
•永磁无刷直流力矩电动机：高真空、高冲击振动 和高精度运行
•…… 38
永磁直流电机以电动机为主，又以驱动型永 磁直流电动机和永磁直流伺服电动机占多数。永磁 直流发电机以测速为主
由于永磁电机没有励磁绕组，体积小，重量 轻，直流电机启动调速方便等特点，永磁直流电机 广泛应用与现代技术，航空航天技术等
39
小结：
• 由电流励磁：电磁式电机
由永磁材料产生主磁通：永磁电机
• PM：alnico
ferrite
rare-earth
• 永磁直流电机有三种基本的结构
Conventional slotted motor
Slotless
Moving-coil：cylindrical
disc
• 磁通=const
• Cogging torque
Three coil moving coil motor
27
特点： • Field does not vary in iron cores • Light weight • Coggingless. • Small inductance and good commutation.
28
工作特性
Cogging torque exists in PM brushed dc machines, as well as all other types of PM machines
18
19
2、slotless motor
20
特点 •Extremely low cogging torque •Gap between rotor core and pole shoes is larger, so larger volume of PMs are needed to get sufficient magnetic flux
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rare—earth 稀土元素的氧化物 samarium钐Sm neodymium钕Nd Common rare-earth PMs: SmCo, NdFeB
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永磁直流电机的主要特点：
永磁电机不需要直流励磁电源。可以减少电源的耗电量， 具有重要的经济价值 永磁电机没有励磁绕组，节省电机的用铜量，减少电气 铜耗。特别是在微型和小容量范围内，电机的重量，体积， 效率和成本都得到改善 电磁式电机中主磁通可以通过对励磁电流的调节来控制， 但是永磁电机中永磁材料的磁场是恒定的，因此永磁电机 电压调整率差，调速也只能通过改变电枢电压/电流来实 现 设计永磁电机时，B由材料磁特性和磁路尺寸决定，因 此是被间接决定了的 受材料限制，永磁电机以微型和小容量为主
• 功率损耗P
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Reference：
[1] Jacek F. Gieras，Permanent Magnet Motor Technology， pp. 119—134 [2] 金孟加/沈建新，Modern Permanent Magnet Electric Machines– Theory and Control，Ch3. Permanent Magnets，Ch5. PM Brushed DC Machines [3] 陈峻峰，永磁电机上/下，机械工业出版社， 第一章，第十二章 [4] 邱国平，永磁直流电机机械特性曲线的非常 规测量, 微特电机2019年第2期 [5] 谢少军，永磁无刷直流发电机的工作特性研 究，第28卷第1期，南京航空航天大学学报
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3、moving-coil rotor（动圈式？）
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Cylindrical outside—field type
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Cylindrical inside —field type
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Disc types Pancake moving—coil rotor
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Printed moving—coil motor
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Байду номын сангаас
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工作特性： •与电磁式电机类似 •永磁无刷直流发电机由于电枢反应小，其外特性 较硬；电机的输出电压与转速之间具有线性关系； 由于永磁发电机没有励磁电流变化的时间常数和电 抠反应电抗较小，其动态响应较快
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永磁发电机VS电磁式发电机
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永磁电动机工作曲线
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机械特性
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永磁直流电机类型与应用：
•驱动用永磁直流电动机：录音机、摄影机、日用 电器、汽车、仪器仪表、电动玩具等
•永磁直流伺服电动机：自动化系统、测量装置、 电子设备 •永磁直流测速发电机 •永磁直流力矩电动机：低速直接驱动系统 •永磁直流低速测速发电机：伺服系统速度反馈器 •永磁无刷直流电动机 •永磁无刷测速发电机
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COGGING TORQUE是电机行业的一个专业名词，译为齿槽转矩， 大小只和电机本身有关，反映的是电机本身的内在特性的综合指标。 它的存在会使电机的振 动、噪声和控制向人们不希望的方向变化. 所以它的大小是对电机品质的一个客观评价。
Characteristics of cogging torque: • Cogging torque exists even if there is no current input. • The average of cogging torque is zero. • The number of cycle per revolution of the cogging torque is the least common multiple of poles number and teeth number.
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结构特点
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永磁直流电机有三种基本的结构 1、conventional slotted motor
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特点： •More durable and reliable than a slotless rotor •The greater the number of slots, usually the less the cogging torque and torque ripple, and the less the electromagnetic noise. •Rotor core skewing(时滞) can significantly reduce the cogging torque.
PM类型 Alnico 铝镍钴合金，磁钢：由几种硬的强金属，如 铁与铝、镍、钴等合成，有时是铜、铌、钽合成， 用来制作超硬度永磁合金
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Ferrite（铁素体）任何一组象陶瓷的非金属元素且 通常为三氧化二铁和其它氧化物的铁磁化合物，尤 指用于计算机存储元件、永久性磁铁及各种固态元 件中以极高的电阻力为特点的此种化合物 MOx6(Fe2O3), where M can be Ba, Sr, Pb
•永磁无刷直流力矩电动机：高真空、高冲击振动 和高精度运行
•…… 38
永磁直流电机以电动机为主，又以驱动型永 磁直流电动机和永磁直流伺服电动机占多数。永磁 直流发电机以测速为主
由于永磁电机没有励磁绕组，体积小，重量 轻，直流电机启动调速方便等特点，永磁直流电机 广泛应用与现代技术，航空航天技术等
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小结：
• 由电流励磁：电磁式电机
由永磁材料产生主磁通：永磁电机
• PM：alnico
ferrite
rare-earth
• 永磁直流电机有三种基本的结构
Conventional slotted motor
Slotless
Moving-coil：cylindrical
disc
• 磁通=const
• Cogging torque