1. 外转子永磁同步电动机电气控制系统设计
6相永磁同步电机的工作原理如下:
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。
2. 永磁同步电动机直接转矩控制系统设计
永磁同步电机对启动转矩有较高的要求。一般要求启动和低频运行也能输出比较高的转矩的。
但启动转矩要看使用实际工况或负载类型而定。
永磁同步电机在转子上嵌了永磁体后,由永磁体来建立转子磁场,在正常工作时转子与定子磁场同步运行,转子中无感应电流,不存在转子电阻损耗,只此一项可提高电机效率百分之40到50。
由于在水磁电机转子中无感应电流励磁,定子绕组有可能呈纯阻性负载,使电机功率因数几乎为1。永磁同步电机在负载率大于百分之20时,其运行效率和运行功率因数随之变化不大,且运行效率大于百分之80.而关于它的起动转矩。异步电机起动时,要求电机具有足够大的起动转矩,但又希望起动电流不要太大,以免电网产生过大的电压降落而影响接在电网上的其他电机和电气设备的正常运行。
此外,起动电流过大时,将使电机本身受到过大电做力的冲击,如果经常起动,还有使绕组过热的危险。因此,异步电机的起动设计往往面临着两难选择。永磁同步电机一般也采用异步起动方式,由于永磁同步电机正常工作时转子绕组不起作用,在设计永磁电机时,可使转子绕组完全满足高起动转矩的要求,例如使起动转矩倍数由异步电机的1.8倍上升到2.5倍,甚至更大,较好地解决了动力设备中“大马拉小车”的现象。
3. 永磁同步电动机各种转子结构
三相同步永磁转子交流发电机的原理:
构造:定子铁芯由硅钢片叠成,固定在前后端盖间,六个定子绕组分别绕在定子的六个凸齿上,相邻两绕组按电动势相加的原则串联成一组。各组尾端联在一起后接于壳体绝缘的搭铁接线柱上。各组首段分别经火线接线柱与照明...
工作原理:当发动机带动转子旋转时,每转过60度就使定子凸齿中的磁通变换一次方向。
4. 永磁同步电机转向控制
一般单相交流永磁同步电机都据有如下结构:
1. 定子铁心为U型
2. 集中绕组接单相电源
3. 转子为永磁转子
当绕组接通单相电源时,定子线圈产生脉动磁场,可以分解成正、反向的2个旋转磁场,因而稳态时电动机可能会顺时针旋转也可能逆时针旋转。所以每次起动转向是不确定的。若要让转子单向旋转一般会有两种方法:
1.在电机结构中增加一个导向机构,这种方式在国内厂家应用较多,设计简单,但是效果欠佳,主要是因为易卡死,易损坏,装配不方便,一致性差。
2.采用现代电子微控制技术,有效地实时控制电源的并关,使定子磁场始终驱动永磁转子只往一个方向转动。这种方法是最有效的,在国外采用较多,但是对电子技术要求较高,要做好不容易。一般保证单向好做,但要同时保证电机的效率却比较困难,有一定的技术难度。
5. 永磁同步电动机及其控制系统设计
表贴式永磁同步电机的设计方法,包括以下设计步骤:
步骤1,确定表贴式永磁同步电机的基本结构参数,包括电机尺寸,极槽配合,结构材料,并优化定子槽口Bs0、槽宽Bs1和槽深Hs2的大小,使用有限元计算的方法使电机满足较好的电磁与机械性能;
步骤2,确定电机转子永磁体的极弧系数和削角角度α,以此来控制永磁体的形状,得出永磁体最佳的极弧系数和削角角度α的组合,具体的优化策略为使电机的削角角度α从0°开始每隔1°递增,削角角度α逐渐增大的同时,t1、t2的数值随之分别呈现出递增和递减的结果,t1、t2分别为合金护套导条外表面切向宽度和永磁体外表面切向宽度;
步骤3,根据永磁体优化后得出的极弧系数和削角角度α的形状,将每两块相邻永磁体之间的空隙使用金属导条填满,并将所有导条两端端部使用圆环将其连接为一个整体;要求永磁体和合金护套紧密贴合,在电机在一定转速运行时,合金护套为永磁体提供足够的支撑力,避免永磁体受离心力的作用而损坏;
步骤4,电机转子合金护套与永磁体紧密配合并安装于转轴上,所设计合金护套为内嵌式,而电机的气隙磁密与气隙长度成反比,较大的气隙长度不利于电机磁密的提升,电机磁密可以表示为下式:
式中,Fδ为气隙磁动势,Λ为气隙磁导,Kδ为气隙系数,μ0为气隙磁导率;
步骤5,表贴式永磁电机强度分析可使用材料力学中旋转圆盘和厚壁圆筒理论建立机械稳定方程,为保证护套和永磁体的安全可靠,护套和永磁体所受的最大拉力要小于材料的许用应力,护套和永磁体σSleeve所受拉力σPM、σSleeve表示为:
σPM=σp+σt1-σc1<[σ1]
σSleeve=σp+σc2<[σ2]
式中,σp为永磁体和护套之前的装配应力,由护套过盈装配所致;σt1为永磁体与转子铁芯的拉力,由二者之间的粘合剂所产生;σc1、σc2分别为永磁体和护套受到的离心拉力,由转子转动所致;[σi]为材料的许用应力,σsi为材料的抗拉强度,n为材料安全系数;新型内嵌式合金护套需要使用有限元计算的方法来对护套强度进行分析校验;
步骤6,永磁体在高温作用下会产生不可逆退磁,为避免永磁体在运行状态下失磁,需要对转子永磁体的涡流损耗进行控制;
步骤7,电机的定转子设计完成后,需要对电机的各方面性能进行进一步校验,验证电机是否满足设计要求,如果不满足,需要检查电机参数并返回到步骤2、3、4、5、6重新进行设计。
进一步,所述步骤2中,经过对永磁体切削角度的优化,当α为12.5度时,空载气隙磁密中的30次谐波和反电势中的3次谐波基本被消除,波形也更接近正弦曲线。
进一步,所述步骤2中还包括,永磁体和合金护套的宽度可以通过控制t1和t2的来调节,具体的调节方式为:当增加t1的值时,由于t1与t2的和为一个常数,t2得值随之减小,由此永磁体和护套导条的宽度比例随之发生改变,永磁体和合金护套不同的宽度配合具有不同的电磁和机械性能;同时永磁体的极弧系数可以通过控制t1来调节,不同的极弧系数也可以表现出不同的电机性能。
6. 交流永磁同步伺服电机的转子结构
三相交流永磁同步电机是以永磁体提供励磁,使电动机结构较为简单,降低了加工和装配费用,且省去了容易出问题的集电环和电刷,提高了电动机运行的可靠性;永磁同步电机主要由定子、转子和端盖等部件构成,定子由叠片叠压而成以减少电动机运行时产生的铁耗,其中装有三相交流绕组,称作电枢。
转子可以制成实心的形式,也可以由叠片压制而成,其上装有永磁体材料。根据电机转子上永磁材料所处位置的不同,永磁同步电机可以分为突出式与内置式两种结构形式。
7. 永磁同步电机控制系统pdf
中华人 民共和 国国家标准 / — GBT30549 2014 永永磁交流伺服电动机
永磁同步电动机具有结构简单,体积小、效率高、功率因数高等优点。目前,永磁同步电动机已经在冶金行业(炼铁厂和烧结厂等)、陶瓷行业(球磨机)、橡胶行业(密炼机)、石油行业(抽油机)、纺织行业(倍捻机、细纱机)等行业的中、低压电动机中获得业绩,并逐步积累设计和运行经验。
8. 外转子永磁电机结构图
1)一般看电机名牌,名牌表明是PMSM(permanent magnet synchronous motor),就是永磁同步电机;2)永磁电机的特点是转子结构,转子上有永磁体是永磁电机;3)由于转子上有永磁体,可以用手转动电机轴,用示波器观测UV线电压,如果有电压,即反电动势,就是永磁电机;4)有一些制造电机的大厂家,从电机性能等方面考虑,永磁同步和异步电机的外形结构有明显的特点,当然这是需要积累一定的经验可直接看出。
9. 永磁同步电机直接转矩控制系统设计
根据永磁同步电机工作原理可知,永磁同步电机的转矩与功角二倍的正弦函数值成正比。当功角为四十五度时,永磁同步电机的转矩达到最大值。永磁同步电机的额定转矩为电机处于额定工作状态下,永磁同步电机所具有的转矩。一般情况下,永磁同步电机的最大转矩大于额定转矩。
10. 永磁同步电动机直接转矩控制系统
其实仿真使用很简单,关键是在你要仿真内容的设计。
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