第十章 特种电机（2）（课件）- 《变压器与电动机》同步教学（劳保版）

§10—4　永磁电机 一、永磁直流电动机 永磁直流电动机是用永磁材料(永磁体)取代了普通直流电动机的主磁极和励磁绕组。 1.永磁直流电动机基本结构 (1)永磁体的种类和结构 第十章 特种电机 环形铝镍钴磁钢 带磁极弧铝猛镍钴磁钢 瓦形铁氧体磁钢 环形铁氧体磁钢 多极薄片形稀土磁钢 永磁直流电动机外形结构 典型永磁体结构原理图 1—磁钢 2—电枢 3—磁极 4—机壳 第十章 特种电机 (2)磁钢的充磁方法 第十章 特种电机 (3)磁钢的稳磁处理 稳磁处理有的是在磁钢生产过程中完成的，例如温度变化、冲击和热运动的处理；有的则是在永磁电机的生产过程中完成的，例如电动机运行状态的处理。 第十章 特种电机 2.永磁直流电动机运行中的一些问题 (1)永磁直流电动机的励磁不可以调节 (2)永磁直流电动机对温度的敏感性 (3)电枢反应的影响 第十章 特种电机 二、永磁同步电动机 1.永磁同步电动机的基本结构 永磁同步电动机分为定子和转子两部分。 定子部分由定子铁心、定子绕组和机座组成，定子绕组是三相对称绕组，接三相交流电源。 转子部分由永磁体励磁取代了直流励磁，其转子结构由永久磁钢和笼式启动绕组两部分组成。 第十章 特种电机 2.永磁同步电动机的工作原理 星形结构 星形结构 并联磁路结构 并联磁路结构 分段结构 永磁同步电动机转子结构形式 第十章 特种电机 三、永磁直流无刷电动机 永磁直流无刷电动机 采用铁氧体材料作为永磁体的永磁直流无刷电动机，以廉价见长且性能良好，广泛用于家用电器、汽车、玩具和电动工具等领域。 采用稀土永磁材料作为永磁体的永磁直流无刷电动机，体积小且性能更好，主要用于航天、计算机和井下仪器。 第十章 特种电机 1.永磁直流无刷电动机的基本结构 永磁直流无刷电动机主要由永磁直流无刷电动机本体(定子和转子)、转子位置传感器和驱动电路组成。 永磁直流无刷电动机基本结构示意图 1—定子 2—转子 3—转子位置传感器 4—检测磁极 第十章 特种电机 (1)永磁直流无刷电动机本体是实现机电能量转换的部件，由定子和转子两部分组成。 定转子实物图 第十章 特种电机 (2)转子位置传感器主要是检测转子所处的位置，以便确定驱动电路中开关元件的导通顺序和驱动电路中开关元件的导通角，从而决定了电枢磁场的磁状态。 (3)驱动电路主要是由开关元件组成的逆变电路。驱动电路是将转子位置传感器检测到的转子位置信号进行处理，按一定的逻辑关系输出，去触发功率开关管。它的输出频率不是独立调节的，而是受控于转子位置检测信号。 第十章 特种电机 2.永磁直流无刷电动机的工作原理 永磁直流无刷电动机基本结构示意图 永磁直流无刷电动机三相定子绕组接成星形，转子位置传感器与转子同轴相连，控制电路对位置信号进行逻辑变换后产生控制信号，经放大后触发逆变器的功率开关元件通断，使三相定子绕组按一定的顺序通过电流。 第十章 特种电机 永磁直流无刷电动机原理图 随着转子转到不同的位置，转子位置传感器不断发出信号，通过控制电路逻辑变换后，每次同时触发二个开关元件导通，其导通的顺序为T1、T6→T1、T2→T3、T2→T3、T4→T5、T4→T5、T6→T1、T6，共有六种触发组合状态，每个状态中都有两相定子绕组有电流流过,使电动机定子产生按60°电角度不断旋转的磁极，带动电动机转子顺时针转过60°电角度，这样周而复始，电动机进入正常的运行状态，带动负载工作，输出机械能。 第十章 特种电机 3.永磁直流无刷电动机的特点 直流电动机主要优点是调速和启动特性好，堵转转矩大，因而被广泛应用于各种驱动装置和伺服系统中。 直流电动机的缺点：精度、性能和可靠性不高，寿命短，结构复杂、噪声大、维护困难。 第十章 特种电机 无刷直流电动机既具有直流电动机的特性，又具有交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便等优点；若采用高速轴承,它的转速可以在高达每分钟几十万转。 因此，它可作为一般直流电动机、伺服电动机和力矩电动机等使用，尤其适用于高级电子设备、机器人、航空航天技术、数控装置、医疗化工等高新技术领域。 第十章 特种电机 四、常用电动机的特性比较 第十章 特种电机 §10—5　直线电动机 1.扁平型直线电动机的结构 一、直线电动机的基本结构 扁平型直线电动机是一种扁平的矩形结构。 旋转电动机沿径向切开 拉直并将圆周展开成直线 第十章 特种电机 扁平形直线电动机结构示意图 第十章 特种电机 2.圆盘型直线电动机的结构 圆盘型直线电动机结构示意图 第十章 特种电机 3.圆筒型直线电动机的结构 旋转感应电动机 扁平型直线电动机 圆筒型直线电动机 圆筒型直线电动机结构示意图 第十章 特种电机 二、扁平型直线电动机的工作原理 直线电动机工作原理 直线电动机可以通过对调任意两相的电源线,改变次级运动方向,实现直线电动机往复直线运动。 第十章 特种电机 三、直线电动机传动的特点及应用 1.直线电动机传动的特点 (1) 节约了成本，缩小了体积。 (2) 直线电动机直接传动反应速度快，灵敏度高，随动性好，准确度高。 (3)直线电动机容易密封,不怕污染,适应性强。 (4)直线电动机散热条件好,温升低,因此线负荷和电流密度可以取得较高,可提高电动机的容量定额。 (5)装配灵活性大,往往可以将电动机与其他机件合成一体。 直线电动机在工业自动化、机械制造、交通运输、军事、医疗、家电和生活设施等方面应用越来越广泛。 2.直线电动机的应用 第十章 特种电机 §10—6　超声波电动机 一、超声波电动机的基本结构 超声波电动机由压电陶瓷、金属弹性体和转子三个基本部分组成。 超声波电动机结构图 第十章 特种电机 二、超声波电动机的工作原理 超声波电动机的工作原理示意图 第十章 特种电机 三、超声波电动机的特点及其应用 (1)低速、大转矩 (2)体积小、重量轻 几种微型超声波电动机 (3)反应速度快、控制性能好 (4)无电磁干扰 (5)停止时具有保持力矩 (6)形式灵活,设计自由度大 应用于照相机 的聚焦系统 应用于微型飞行器 第十章 特种电机 $$