《永磁直流电机》课件.ppt

Permanent Magnet DC Motor 永磁直流电机,机自09-5班 第一组,永磁直流电机,概述永磁直流电机的机械特性和调速特性Simulink实例分析永磁直流电机的应用与发展,一.概述,永磁直流电机是用永磁体建立磁场，实现直流电能转换为机械旋转的一种直流电机永磁直流电机与传统他励直流电机特性类似永磁体取代其定子上的励磁系统结构简单、体积小广泛用于家电、办公设备、电动工具医疗等领域,1.基本结构,直流电机,定子,机壳,磁钢,机械支撑部分,转子,转子冲片/绝缘,漆包线,换向器,机械支撑部分,轴承,磁钢支架,转轴,轴套,端盖,碳刷,碳刷支架,EMC组件,机械支撑部分,端盖,轴承,1.基本结构-爆炸图,2.工作原理,F=BlIB磁通密度;L通电导体长度；I 导体中电流；F方向左手定则.,二.永磁直流电机的机械特性,机械特性曲线与纵轴的交点为电磁转矩等于零时电动机的理想空载转速 n0 机械特性曲线与横轴的交点为电机堵转时(n=0)的转矩，即电动机的堵转矩Tk,机械特性是指控制电压恒定时，电机的转速随转矩变化的关系,转速公式：,三.永磁直流电机调速特性,电枢回路串电阻调速调压调速弱磁调速,由转速公式：,可知，有三种调速方式：,三.永磁直流电机调速特性,工作条件：保持励磁，电压不变；调节过程：增加电阻 Ra R R n，n0不变；调速特性：转速下降，机械特性曲线变软。,1.电枢回路串电阻调速,三.永磁直流电机调速,工作条件：保持励磁，保持电阻 不变调节过程：改变电压 Ua U U n，n0 调速特性：转速下降，机械特性曲线平行下移。,2.调压调速,三.永磁直流电机调速,弱磁调速：永磁电机永磁体不容易调磁，一般不采用混合励磁,四.永磁直流电机的主要特点,永磁电机不需要直流励磁电源。可以减少电源的耗电量，具有重要的经济价值永磁电机没有励磁绕组，节省电机的用铜量，减少电气铜耗。特别是在微型和小容量范围内，电机的重量，体积，效率和成本都得到改善永磁电机中永磁材料的磁场是恒定的，因此永磁电机电压调整率差，调速也一般通过改变电枢电压/电流来实现受材料限制，永磁电机以微型和小容量为主,五.永磁直流电机的simulink仿真,在0.1s时施加堵转矩,该模型是验证Faulhaber 0615系列微型直 流电机的特性参数：空载转速=19100 rpm 空载电流=0.03 A，堵转矩=0.24 mNm。,DC Motor,电路参数为：转子电阻 R=3.9 Ohms，转子电感 L=12mH电势常数 K=0.072mV/rpm，转子惯量 J=0.01gcm2摩擦力矩 Mr=0.02mNm。,？如何验证堵转矩的大小,对于微型直流电机我们可以忽略空载转矩和克服惯性的加速转矩。则电磁转矩可以近似等于负载转矩。因为当电机转速为零时的电磁转矩为堵转矩，所以当微型直流电机转速为零时的负载转矩可近似看成堵转矩。,五.永磁直流电机仿真结果,电机电流曲线,电机转速曲线,五.修改模型,1.改变供给电压。2.改变电机的负载。,1.改变电机供给电压,将电压降低为1.25V,1.改变电机供给电压,电机电流曲线,电机转速曲线,1.改变电机供给电压,降低负载，将Final aule值改为-2e-3,1.改变电机供给电压,电机电流曲线,电机转速曲线,2.改变电机外负载,某些电机的负载转矩取决于电机的转速。如电风扇的负载转矩为alpha*speed2。alpha=-1e-10 Nm/(rad/s)2 则只要将上述模型建立负载转矩与电机转速的关系，可以得到电风扇的仿真模型。,PS Gain的值取为-1e-10,电风扇的Simulink仿真模型,3.改变电机外负载,电机电流曲线,电机转速曲线,六.永磁直流电机的应用和发展,永磁直流电机没有励磁绕组，体积小，重量轻，直流电机启动调速方便等特点，永磁直流电机广泛应用于现代技术，航空航天技术等。永磁直流电机会向无刷化方向发展，应用于更多的科技领域。,谢谢大家,