永磁电机精选课件.ppt
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1、关于永磁电机第一页,本课件共有59页q BLDC电机电机 在了解永磁电机之前,为便于理解永磁电机在了解永磁电机之前,为便于理解永磁电机工作的基本原理,我们先简要回顾一下电磁感应工作的基本原理,我们先简要回顾一下电磁感应方面的一些基本理论及我们比较熟悉的普通三相方面的一些基本理论及我们比较熟悉的普通三相异步电动机和单相异步电动机与直流电机的基本异步电动机和单相异步电动机与直流电机的基本工作原理。通过对比分析,有助于我们快速的掌工作原理。通过对比分析,有助于我们快速的掌握永磁电机的基本工作原理。首先,来了解一下握永磁电机的基本工作原理。首先,来了解一下电磁感应方面的一些基础知识。电磁感应方面的一些
2、基础知识。第二页,本课件共有59页3磁与电磁磁与电磁一、磁的基本知识一、磁的基本知识1、磁性、磁性:能吸引铁、镍等金属或合金的性质。能吸引铁、镍等金属或合金的性质。2、磁体、磁体:具有磁性的物体。具有磁性的物体。3、磁极、磁极:磁体上磁性最强的部位,有磁体上磁性最强的部位,有S极和极和N极,磁极间极,磁极间同性相斥同性相斥,异异性相吸性相吸。4、磁力、磁力:磁极间的相互作用力。磁极间的相互作用力。5、磁场、磁场:磁极周围存在的一种特殊物质磁极周围存在的一种特殊物质,具有力和能的特性。具有力和能的特性。6、磁力线、磁力线:为描述磁场的强弱和方向而引入的假想线。为描述磁场的强弱和方向而引入的假想线
3、。在磁极外部由在磁极外部由N指指向向S,在磁极内部由,在磁极内部由S指向指向N。磁力线越密磁场越强,磁力线越疏磁场越弱。磁力线越密磁场越强,磁力线越疏磁场越弱。第三页,本课件共有59页4二、电流的磁场二、电流的磁场 1920年,科学家奥斯特发现,在电流周围存在磁场(动电生年,科学家奥斯特发现,在电流周围存在磁场(动电生磁),即电流的磁效应。磁),即电流的磁效应。电流与其产生磁场的方向可用安培定则来判断,既适用于电流与其产生磁场的方向可用安培定则来判断,既适用于判断电流产判断电流产生的磁场方向生的磁场方向,也适用于,也适用于在已知磁场方向时判断电流的方向。在已知磁场方向时判断电流的方向。1、直线
4、电流产、直线电流产生的磁场生的磁场2、环形电流产、环形电流产生的磁场生的磁场第四页,本课件共有59页5三、磁场对电流的作用三、磁场对电流的作用 1、通电导体在磁场中会受到力的作用,电磁、通电导体在磁场中会受到力的作用,电磁力的方向符合左手定则。力的方向符合左手定则。伸开左手,四指并拢,拇指与四指垂直,并且伸开左手,四指并拢,拇指与四指垂直,并且在同一平面里,让磁感线垂直穿过手心,使四指在同一平面里,让磁感线垂直穿过手心,使四指指向电流方向,这时大拇指所指的方向就是通电指向电流方向,这时大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受磁场力的方向。导线在磁场中所受磁场力的方向。左手定则左手定则第五页,本
5、课件共有59页6第六页,本课件共有59页7 2 2、我们常使用通电导体在磁场中某点受到的电磁力与、我们常使用通电导体在磁场中某点受到的电磁力与导体中电流和导体的有效长度的乘积的比值来表示该点磁场导体中电流和导体的有效长度的乘积的比值来表示该点磁场的性质,并称为该点的磁感强度的性质,并称为该点的磁感强度B B。即:即:B=FILB:均匀磁场的磁感强度(:均匀磁场的磁感强度(T)F:通电导体受到的电磁力(:通电导体受到的电磁力(N)I:导体中的电流强度(:导体中的电流强度(A)L:导体在磁场中的有效长度(:导体在磁场中的有效长度(m)第七页,本课件共有59页8 3 3、一匝匝数为、一匝匝数为N N
6、的线圈在磁场中,若与线圈交链的的线圈在磁场中,若与线圈交链的磁通磁通发生变化,则线圈上会感应出电动势发生变化,则线圈上会感应出电动势e,称为电磁称为电磁感应感应,e的正方向与的正方向与符合右手螺旋定则。符合右手螺旋定则。E=-N/t上式的含义是指,电磁感应的电动势与线圈匝数和上式的含义是指,电磁感应的电动势与线圈匝数和磁通的变化率磁通的变化率成正比。成正比。负号是指在感应电动势作用下而在线圈里产生的感应电流所产生的负号是指在感应电动势作用下而在线圈里产生的感应电流所产生的将将逆着逆着变化。变化。1)变压器电动势:线圈与磁场相对静止,只有磁通变化。)变压器电动势:线圈与磁场相对静止,只有磁通变化
7、。2)运动电动势:线圈与磁场相对运动,引起磁通变化。)运动电动势:线圈与磁场相对运动,引起磁通变化。符合右手定则。符合右手定则。e=Blv第八页,本课件共有59页9第九页,本课件共有59页10第十页,本课件共有59页 前面,我们回顾了电磁感应方面的一些基础知识,下面我们在此基础上开始了解电机方面的理论知前面,我们回顾了电磁感应方面的一些基础知识,下面我们在此基础上开始了解电机方面的理论知识,首先,来了解下右手定则。识,首先,来了解下右手定则。第十一页,本课件共有59页12 三相异步电动机的三相定子绕组以互隔三相异步电动机的三相定子绕组以互隔1200的方式嵌放在定子铁芯中。当三的方式嵌放在定子铁
8、芯中。当三个绕组分别接入三相交流电后,便可以产生旋转磁场。个绕组分别接入三相交流电后,便可以产生旋转磁场。实际三相电实际三相电动机的旋转动机的旋转磁场是如何磁场是如何产生的呢?产生的呢?t0iA AX XB BY YC CZ Z 规定:电流为正值时,电流从绕组首端流入,从末端流出;规定:电流为正值时,电流从绕组首端流入,从末端流出;电流为负值时,电流从绕组末端流入,从首端流出。电流为负值时,电流从绕组末端流入,从首端流出。第十二页,本课件共有59页13AXBYCZt0it=0时电流和磁场情况时电流和磁场情况 A、C两相电流两相电流t=0时为正,因此首端流入、末端流出。时为正,因此首端流入、末端
9、流出。B相电流相电流t=0时为负,末端流入、首端流出。时为负,末端流入、首端流出。电流入电流入 电流出电流出N NS Sn0相邻线圈电流流向一致,在气隙中生成合成磁场。相邻线圈电流流向一致,在气隙中生成合成磁场。第十三页,本课件共有59页14t0it=120AXBYCZt=120时电时电流和磁流和磁场场情况情况 NS Sn0 可见当电流随时间变化可见当电流随时间变化120,电动电动机的磁机的磁场场在空在空间间的位置也随之旋的位置也随之旋转转了了120。观察电流波形图及电机示意图可看出,合成观察电流波形图及电机示意图可看出,合成磁场的转向取决于三相电流的顺磁场的转向取决于三相电流的顺序序,ABC
10、正序正序时时气隙磁气隙磁场顺时针场顺时针旋旋转转。第十四页,本课件共有59页15t0it=240AXBYCZt=240时电时电流和磁流和磁场场情况情况 N NS Sn0 观察电流波形图及电机示意图可看出,合成观察电流波形图及电机示意图可看出,合成磁场的转向取决于三相电流的顺磁场的转向取决于三相电流的顺序序。第十五页,本课件共有59页16t0it=360AXBYCZ N NS Sn0 电流随时间变化一周电流随时间变化一周,电动电动机的气隙磁机的气隙磁场场在空在空间间的位置也的位置也顺时针顺时针旋旋转转了了360。表明表明磁磁场场的旋的旋转转速度与速度与电电流流变变化的化的频频率有关。率有关。t=
11、360时电时电流和磁流和磁场场情况情况第十六页,本课件共有59页17归纳:归纳:只要三相异步机的对称三相定子绕组中通入对称三相交流电,只要三相异步机的对称三相定子绕组中通入对称三相交流电,就会在定子和转子之间的气隙中产生一个就会在定子和转子之间的气隙中产生一个随时间变化的随时间变化的旋转磁场旋转磁场旋转磁场旋转磁场。第十七页,本课件共有59页18AXBYCZ n0三相异步电动机工作原理概括三相异步电动机工作原理概括 在电动机对称三相定子绕组中通入对在电动机对称三相定子绕组中通入对称三相交流电流称三相交流电流产生气隙旋转磁场产生气隙旋转磁场NS 转子导体与磁场相切割,生成感应电动转子导体与磁场相
12、切割,生成感应电动势、感应电流势、感应电流载流导体受电磁力的作用形成力偶载流导体受电磁力的作用形成力偶力偶对电机转轴形成电磁转矩力偶对电机转轴形成电磁转矩从而使固定不动的转子顺着旋转磁场的方向转动起来。从而使固定不动的转子顺着旋转磁场的方向转动起来。FF 若要改变电动机的旋转方向,只需若要改变电动机的旋转方向,只需任调通入定子绕组中两相电任调通入定子绕组中两相电流的相序即可流的相序即可。第十八页,本课件共有59页19 很明显,电动机上存在两个转速,一个是旋转磁场转速很明显,电动机上存在两个转速,一个是旋转磁场转速n0,一个是转子的,一个是转子的 转速转速n。电动机的电动机的转速转速n能等于能等
13、于旋转旋转磁场的转速磁场的转速n0吗?吗?如果二者相等,则转子与旋转磁场之间如果二者相等,则转子与旋转磁场之间产产生感生感应电应电流流成成为载为载流流导导体体不是不是载载流流导导体体就无法在磁就无法在磁场场中中就就没有了相对切割没有了相对切割转转子不切割磁子不切割磁场场就不能就不能受力受力不受力不受力电动电动机就永机就永远转远转运不起来。运不起来。n n n n0 0,异步!第十九页,本课件共有59页20单相异步电动机的定子磁场单相异步电动机的定子磁场单相机定子单相机转子t0i在定子绕组中通入单相交流电 电流正半周,线圈导体中通过的电流正半周,线圈导体中通过的电流始终为正值电流始终为正值合成磁
14、场随时间大小不断变化,但磁场轴线的位置始终不变。NS 电流的负半周,线圈导体中通电流的负半周,线圈导体中通过的电流方向始终为负过的电流方向始终为负 SN合成磁场随时间大小不断变化,但磁场轴线的位置始终不变。显然,单相异步电动机的定子磁场是一个大小和方向随时间不断变化、但显然,单相异步电动机的定子磁场是一个大小和方向随时间不断变化、但磁场轴线位置始终不变的磁场轴线位置始终不变的脉动磁场脉动磁场。所以单向异步机的转子不会自行起动,。所以单向异步机的转子不会自行起动,也就是说单相异步电动机的起动转矩为零。也就是说单相异步电动机的起动转矩为零。第二十页,本课件共有59页21如何使单如何使单相异步电相异
15、步电动机旋转动机旋转起来呢?起来呢?电容分相法可让单相异步机转动 电容分相式异步电动机的定子有两个绕组:电容分相式异步电动机的定子有两个绕组:一一个是工作绕组;另一个是起动绕组,两个绕组在个是工作绕组;另一个是起动绕组,两个绕组在空间对称嵌放。起动绕阻与电容空间对称嵌放。起动绕阻与电容C串联,使起动绕组串联,使起动绕组电流电流i2和工作绕组电流和工作绕组电流i1产生产生90的相位差,即:的相位差,即:加入起动绕组后,和工作绕组并联连接于单相交流电源上。加入起动绕组后,和工作绕组并联连接于单相交流电源上。可可见见,单单相相电电动动机机定定子子两两绕绕组组的的合合成成磁磁场场也也是是一一个个随随时
16、时间间空空间间位位置置不不断断变变化化的的旋转磁场。单相电动机也因之可以自行起动了。旋转磁场。单相电动机也因之可以自行起动了。AXBYAXBYAXBY第二十一页,本课件共有59页q BLDC电机电机第二十二页,本课件共有59页q BLDC电机电机前面我们对普通三相及单相电机进行了简要的分析,下面主要来了解下永磁电机的基本工作情况。第二十三页,本课件共有59页rrggbbNSACBZYXn模拟结构图nBLDC电机电机第二十四页,本课件共有59页n定子 定子绕组一般制成多相(三、四、五相不定子绕组一般制成多相(三、四、五相不等),通常为三相绕组。三相绕组沿定子等),通常为三相绕组。三相绕组沿定子铁
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