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【同步电机的结构图】电机的基本结构

文章作者:贸庆电机股份有限公司发布时间:2019-03-17浏览次数:

对电机不是分外认识的小伙伴,打仗电机的第一道关卡,便是被电机繁复又交叉的分类搞晕。本文就针对电动汽车常用电机类型,收拾每种电机的基础事情道理。你会发明,分类虽多,但根本布局并不多。着末,用表格的形式,让电机的关键特征一清二楚。

力争抹掉落外面的繁杂特性,从基础布局开始,理解电动汽车电机的事情道理。

直流电机

电动汽车上选用的一样平常是直流无刷电机,但道理从有刷直流讲起,有刷直流清晰了,无刷就明白了。

有刷直流电机事情道理

有刷直流电机

如图,有刷直流电机,由主磁极,绕组线圈,换相片和电刷合营组成。

转子线圈,通直流电,置于固定偏向的磁场内。根据左手定则,线圈上沿和下沿所受到的电磁力偏向相反,正好形成一个使线圈迁移转变的扭矩。

当线圈转过90度今后,假如电流还保持原本的偏向,则线圈会受到与原本运动偏向相反的扭矩,运动竣事并开始反向运动。线圈就会陷入持续的摆动状态。

这时刻,给线圈和电源之间增添电刷和换向片。当线圈转过90度,运动偏向与磁力线偏向平行,达到正反力矩平衡的点相近,电刷离开原本的换向片,与别的一片换向片打仗,即线圈流过的电流偏向发生逆转。

线圈因为惯性,冲过了力矩平衡位置,正好此时,线圈内的电流偏向也发生了改变,线圈此时受力,正好与运动偏向相同,继而维持状态继承运动。

实际利用中的有刷直流

实际利用中,主磁极,可所以永磁铁也可所以电磁铁。一样平常大年夜型电机,主磁极采纳电磁铁,小型电机,会应用永磁铁。

无刷直流电机

在有刷直流电机中,电刷和换向片始终处于摩擦状态,是易损部件。为了避免这样部件的存在,无刷直流电机就登场了。

无刷直流电机事情道理

定子是绕组,放在外圈;转子是永磁铁,放在中间。定子通入受控方波电流,被引发的磁场偏向,随励磁电流偏向发生变更。永磁转子在变换的磁场中受到力矩的感化,进而发生迁移转变。

这样,不用再给迁移转变部件通电,电刷和换向片自然就可以取消了。

异步电机

异步电机,又叫感应电机,因为“鼠笼型”转子,是此中利用最广的一种转子布局,以是异步电机,又经常被称为鼠笼电机。

单从电机的布局形式上看,把无刷直流电机的永磁转子,用鼠笼型绕组转子调换掉落,就呈现了异步电机的基础布局。

异步电念头

异步电机,转子本身只是线圈,没有电流畅入。但绕组线圈,受到空间里扭转磁场的勉励,内部呈现感应电流。电流受到洛伦兹力的感化,发生运动。线圈运动的偏向和速率完全取决于扭转磁场的偏向和转速。

这里扭转磁场的转速叫做电机的同步转速。而转子的转速,因为是感应电流受力孕育发生的运动,不停会后进同步转速必然的角度差,且跟着负载的增大年夜,此角度差也会增大年夜。

在异步电念头这里,必要弄清楚,扭转磁场是如何孕育发生的。

异步电机扭转磁场

图中曲线,是异步电念头定子绕组励磁电流波形,一组正弦波。下面的三个圆形是截取距离ωt =π/2的三个时候,分手阐发这一时候的定子磁场偏向。

励磁电流,以“x”表示电流向纸面内侧流,“”表示向纸面外侧流。从左向右第一个圆,在正弦波图形上取ωt=2π/3,此时,iu>0,iv

永磁同步电机

永磁同步电念头,与传统的绕组式同步电机比拟,永磁同步电机无励磁绕组,用永磁体加以代替,而两者的定子布局基真相同,这样可以同时省去电刷、励磁绕组和滑环,大年夜大年夜简化了电机的布局,使其加倍简单靠得住。

事情道理,就从传统电励磁同步电机事情道理讲起。

同步电机有扭转磁极式和扭转电枢式两种布局形式。因为扭转磁极式具有转子重量小、制造工艺较简单、经由过程电刷和滑环的电流较小等优点,大年夜中容量的同步电念头多采纳扭转磁极式布局。

根据转子外形的不合,扭转磁极式又可分为凸极式和隐极式两种,如下图所示。凸极式多用于要求低转速的场合。

(a)凸极式(b)隐极式

同步电念头的布局示意图

同步电机与其他扭转电机一样,由定子和转子两大年夜部分组成。同步电机的定子主要由机座、铁心和定子绕组构成。

为减小磁滞和涡流损耗,定子铁心采纳薄硅钢片叠装而成,定子铁心的表里面嵌有在空间上对称的三相绕组。

转子主要由转轴、滑环、铁心和转子绕组构成。为兼顾导磁机能和机器强度的要求,转子铁心常采纳高强度合金钢锻制而成。

同步电念头事情时,定子的三相绕组中通入三相对称电流,转子的励磁绕组通入直流电流。

在定子三相对称绕组中通入三订交变电流时,将在气隙中孕育发生扭转磁场。此扭转磁场的发生和要领,与前面的异步电机完全同等。

在转子励磁绕组中通入直流电流时,将孕育发生极性恒定的静止磁场。若转子磁场的磁极对数与定子磁场的磁极对数相等,转子磁场因受定子磁场磁拉力感化而随定子扭转磁场同步扭转,即转子以等同于扭转磁场的速率、偏向扭转,这便是同步电念头的基础事情道理。

定子扭转磁场或转子的扭转偏向抉择于通入定子绕组的三相电流相序,改变其相序即可改变同步电念头的扭转偏向。

开关磁阻电机

开关磁阻电机,又称为反映式同步电念头,这种电机的转子本身没有磁性,只是使用磁场中可移动部件妄图使磁路磁阻最小的道理,即磁通老是沿磁阻最小的路径闭合,因磁场的扭曲孕育发生切向拉力,是以它的布局原则是要求转子扭转时磁路的磁阻要有尽可能大年夜的变更。

寄托转子两个正交偏向磁阻的不合而孕育发生转矩,这种转矩称为磁阻转矩或反映转矩。

开关磁阻电机详细事情历程如图 所示( 仅示意一相) 。

当A 相绕组节制开关S1,S2 闭应时,A 相绕组中流过电流,会孕育发生切向力,吸引转子向A 相绕组转子齿轴线和定子极轴线互相重合的偏向扭转,即吸引转子逆时针偏向扭转。当转子和B 相定子对齐时,关断A 相,导通B相,孕育发生的切向力继承吸引转子逆时针扭转,以此类推,继承导通C、A、B,转子会持续赓续地按照逆时针偏向扭转,输出机器能。反之,假如导通相由A 相变为C 相,再由C 相变为B 相,以此相序轮回通电就会导致转子向顺时针偏向扭转。可见,转子转向与相绕组的电流偏向无关,仅取决于相绕组通电的顺序。

当主开关器件S1 和S2 同时导通时,A 相绕组从直流电源U 接受电能; 当S1 和S2 同时关断时,绕组电流畅过两个续流二极管和继承流畅,并将残剩的电能回馈给电源U。是以,开关磁阻电机具有电能再生能力,故电能损耗相对较小,系统效率较高。

六种电机比较

在打仗电机的历程中,时不常会呈现影象损掉的感到,当时明明已经看懂记着了的,想要拿出来讲给别人听,又不知从何提及了。

颠末一段光阴的摸索,我发明,借助表格去比较不合种类电机的基础特征,更轻易理解和影象。

注:定子转子的相对位置,也有外转子的无刷直流,比如吊扇,电动汽车上不会用到

从汇总表格不难发明,从道理上粗拙的看以前,电机真的不繁杂。

电机的基础布局,定子,转子;

定子的基础形式,线圈绕组,永磁磁钢;

转子的基础形式,线圈绕组,永磁磁钢,以及开关磁阻电机对照特殊的导磁体转子;

电机迁移转变道理,通直流电的转子线圈或者永磁体转子在变更的磁场中受力,于是发生扭转。对照特殊的又是开关磁阻电机,以磁阻最小化为动力。

从道理上看,电机的基础布局形式便是这几种。但在每个不合的利用处景,电时机被细化出适应当时当地的功能细节,以及响应的节制系统。从节制系统的必要启程,又反过来调剂电机实体设计。这样才徐徐衍生出名目繁多的电机品种。

把基础布局和功能当做一个框架,徐徐把适用情况、产品造价、调速措施、节制器特点等等相关的常识添加进来,形成自己的电机常识库。

参考:

电动汽车用异步电机无速率传感器矢量节制系统钻研

电动汽车开关磁阻电机驱动节制仿真钻研

电动汽车永磁同步电机节制器设计

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