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外转子永磁同步电动机电气控制系统设计

来源:www.xrdq.net   时间:2023-07-15 01:24   点击:150  编辑:admin   手机版

一、外转子永磁同步电动机电气控制系统设计

首先永磁同步电机要建立主磁场,励磁绕组通以直流励磁电流,建立极性相间的励磁磁场;然后采用三相对称的电枢绕组充当功率绕组,成为感应电势或者感应电流的载体;在原动机拖动转子旋转的情况下,极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组,因此电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线,即可提供交流电源。由于电枢绕组的对称性,保证了感应电势的三相对称性。

对于转子直流励磁的同步电动机,若采用永磁体取代其转子直流绕组则相应的同步电动机就成为永磁同步电动机。

永磁同步电动机的组成部分:定子、永久磁钢转子、位置传感器、电子换向开关等。

永磁同步电动机具有结构简单,体积小、重量轻、损耗小、效率高、功率因数高等优点,主要用于要求响应快速、调速范围宽、定位准确的高性能伺服传动系统和直流电机的更新替代电机。

原理

通常所说的永磁同步电动机是正弦波永磁同步电动机,同一般同步电动机一样,正弦波PMSM的定子绕组通常采用三相对称的正弦分布绕组,或转子采用特殊形状的永磁体以确保气隙磁密沿空间呈正弦分布。这样,当电动机恒速运行时,定子三相绕组所感应的电势则为正弦波,正弦波永磁同步电动机由此而得名。

正弦波PMSM是一种典型的机电一体化电机。它不仅包括电机本身,而且还涉及位置传感器、电力电子变流器以及驱动电路等。

内置式永磁同步电机无位置传感器(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)矢量控制系统,通过将滑模观测器和高频电压信号注入法相结合,在无位置传感器IPMSM闭环矢量控制方式下平稳启动运行,并能在低速和高速运行场合获得较准确的转子位置观察信息。

二、外转子电机的优缺点

转子电机主轴一起转,电机机座固定是内转子电机

转子随着电机外壳一起旋转,电机主轴固定,这就是“外转子”电机

简单说就是前者用外壳做定子 内部和主轴做转子 这是最传统的

后者是用外壳做转子 内部和主轴做定子

内转子一般极数少,转速高,转矩小

外转子一般极数多,转速低,转矩大

三、外转子电机用途

答:风扇电机内转子与外转子的区别如下:

  外转子风机是采用了外转子电机直接带动叶轮的先进结构和合理的气动设计,而具有效率高、噪声低、重量轻、结构紧凑、安装维修方便等特点。

内转子风机就是铁心和线圈组成组立锭子或者马达,通电后,AC内转子风机是通过马达内的启动铜块产生磁场进行工作;DC风扇是通过霍尔IC驱动风扇产生磁场并转动工作。一般DC风扇均是内转子结构,AC风扇大部分也是内转子扇叶,外转子扇叶基本都是金属铁叶结构。

AC内转子扇叶风扇的优点是扇叶轻,马达易生产和组装,成本低。DC内转子扇叶风扇一般转速较高,易做防护处理。并且比AC内转子风扇的风量可以做大很多,且可以做成节能控制产品。缺点是:AC内转子风扇易因电压不稳定而损坏马达,使用寿命短。且马达温升高、转速低、功耗大。

AC外转子扇叶基本都是有锭子和扇叶(铁叶或者塑胶叶)连接在一起,马达可以做成全封闭的蜂巢式结构,通过启动电容可以迅速运转工作。其优点是:国际上大品牌的AC风扇都是做外转子结构较多。因为其功耗低、转速高、工作效率也比内转子的高很多。金属扇叶惯性大、风机耐高低温环境,马达可以直接做到防尘和防潮,甚至可以做成IP56防护等级。不易损坏,使用寿命长。缺点就是成本较内转子风扇的要高。

离心风机的特点是压力升高快,这主要依赖于叶轮的宽度,空气性能和适当的大流量。空气流量符合相定律,在压力相同,流速恒定的条件下,流量随着叶轮宽度的增长成线型变化。通常是需要配备旋转室(蜗壳)使用的,旋转室一般采由铝,镀锌板或塑料制成。

四、外转子永磁电机原理

永磁电动机是指定子是永磁体,只有转子是线圈的直流电机。而普通电机的定子是线圈(电磁铁)。 永磁电机与普通电机的区别为: 

1、磁场性质。永磁电机制成后不需外界能量即可维持其磁场;普通电机需要电流通入才有磁场。 

2、转子结构。永磁电动机转子上安装有永磁体磁极;普通电机转子上安装励磁线圈。 

3、 适用场合。永磁电动机通常用于小功率场合;普通电机,尤其是励磁电机,经常用于大功率场合。

五、外转子永磁同步发电机

唯一的区别是:有刷交流发电机的磁场烧组随发电机转子一起转动;而无刷交流发电机的磁场绕组是静止不动的,即不随转子一起转动。因此,其磁场绕组的两条引线可直接从后端盖引出,省去了经常维护和检修炭刷和滑环的工作。由于磁场绕组和电枢绕组一样,都固装在发电机后端盖上,所以,工作中装在转子总成上的爪形磁极是在电枢绕组和班场绕组之间的空隙中旋转。

  无刷交流发电机的优点是:工作时无火花,对无线电设备干扰小,克服了有刷发电机因炭刷和滑环间的摩擦与磨损而引发的接触不良、不发电或发电不稳等常见故障。其不足是:因磁路中增加了两个附加空隙,使其低速运转时的充电性能较有刷发电机略有下降。

六、外转子电机工作原理

连接的原理:

电机的定子所产生的磁场与转子所生成的磁场相互作用时,使电机转子运转起来;电机定子通电后,在其周围就会有磁场生成;转子在磁场中会有感应电动势生成,在闭环的转子线路中就有电流通过,同样在转子周围有会有一个磁场形成;

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