永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
(1)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子由高磁能永磁材料制成,對(duì)于給定的輸出功率,它的質(zhì)量和體積能夠大大減小,使得功率密度提高。
(2)轉(zhuǎn)子為永磁體,鐵損小于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子,其效率遠(yuǎn)高于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
(3)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱主要集中在定子上,易于采取散熱措施。
(4)永磁體沒(méi)有其他勵(lì)磁制造缺陷、過(guò)熱或機(jī)械損壞的限制,因而可靠性較高。
汽車永磁電動(dòng)機(jī)按有無(wú)換向電刷可分為有刷永磁直流電動(dòng)機(jī)和無(wú)刷永磁直流電動(dòng)機(jī)兩種。
根據(jù)輸入電動(dòng)機(jī)接線端的交流波形,永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可分為永磁同步電動(dòng)機(jī)(正弦波)和永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)(矩形波)。
1.永磁同步電動(dòng)機(jī)
輸入的是交流正弦或近似正弦波,采用連續(xù)轉(zhuǎn)子位置反饋信號(hào)來(lái)控制換向。正弦波產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩基本是恒轉(zhuǎn)矩,這與繞線轉(zhuǎn)子同步電動(dòng)機(jī)相同。
2.永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)
輸入的是交流方波,采用離散轉(zhuǎn)子位置反饋信號(hào)控制換向。由于方波磁場(chǎng)與方波電流之間相互作用而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩比正弦波大,所以,永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的功率密度大,但是由功率器件的換向電流引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)也大。
有刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理如圖4-1所示。若在A、B之間外加一個(gè)直流電源,A接正極,B接負(fù)極,則線圈中有電流流過(guò)。當(dāng)線圈處于圖4-1所示位置時(shí),有效邊ab在N極下,cd在S極上,兩邊中的電流方向?yàn)閍→b、c→d。由安培定律可知,ab邊和cd邊所受的電磁力為
F=BLI式中,I為導(dǎo)線中的電流,單位為安(A)。
根據(jù)左手定則知,兩個(gè)F的方向相反,如圖4-1所示,形成的電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)使線圈逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí),cd邊處于N極下,ab邊處于S極上。由于換向器的作用,使兩有效邊中電流的方向與原來(lái)相反,變?yōu)閐→c、b→a,這就使得兩磁極對(duì)應(yīng)的有效邊電流的方向保持不變,因受力方向和電磁轉(zhuǎn)矩方向都不變,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子得以順利轉(zhuǎn)動(dòng)。但abcd中線圈的電流方向是變化的,所以通過(guò)abcd線圈的是交變電流。
圖4-1 有刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理
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