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关于永磁直流电机设计方案的详细说明

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  为使各类永磁材料,尤其是稀土永磁永磁的优良磁性能得到充分发挥,生产性价比高的永磁直流电机,不能简单地套用传统永磁直流电机或电励磁电机的结构和设计计算方法,必须重新分析和改进磁路结构。由于计算机软硬件技术的飞速发展,以及现代设计方法如电磁场数值计算、优化设计和仿真技术的不断完善,在电机学界和工程界的共同努力下,目前永磁直流电机在设计理论、计算方法、结构工艺和控制技术等方面已有了较大的突破,形成了一套集电磁场数值计算和等效磁路解析解于一体的分析研究方法,计算机辅助分析、设计软件也在不断完善之中。

  永磁直流电机可以在没有外部能量的情况下维持其磁场,但从外部调节和控制其磁场也非常困难。由于永磁直流电机的输出电压和功率因数难以外调,因此永磁直流电机的励磁调速已不能再采用变频调速的方法。这就限制了永磁电机的应用范围。然而,随着功率电子器件和控制技术的快速发展,如场效应管IGBT等。在应用中,大多数永磁电机只能进行电枢控制,而不能进行磁场控制。在设计中,需要将稀土永磁材料、电力电子器件、微机控制三大新技术相结合,使永磁电机在全新的工作环境下工作。

  如设计或使用不当,在过高(钕铁硼永磁)或过低(铁氧体永磁)温度、冲击电流引起的电枢反应作用下,或在剧烈机械振动时,永磁电机会发生不可逆退磁,或导致电机性能下降,甚至无法使用。因此,既要研究开发适用于电机制造厂的永磁材料热稳定性检测方法和设备,又要分析各种不同结构形式的抗去磁性能,以便在设计和制造时采取相应的措施,保证永磁直流电机不失磁。

  铁氧体永磁直流电机,尤其是微型永磁直流电机,因其结构简单、重量轻、总成本低于电磁电机而得到广泛应用。由于目前稀土永磁仍然价格昂贵,稀土永磁电机的成本普遍高于电励磁电机,这需要通过其高性能和节省运行成本来补偿。在某些场合,例如计算机磁盘驱动器的音圈电动机,采用钕铁硼永磁后性能提高,体积质量显着减小,总成本反而降低。在设计中,要根据具体的使用场合和要求,进行性能价格对比,创新结构和工艺,优化设计,降低成本。

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