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无刷直流永磁电机结构及优势分析

2018-11-30

无刷直流永磁电机结构及优势分析

    无刷直流永磁电机是由一块或多块永磁体建立磁场的直流电动机,其性能与恒定励磁电流的他励直流电动机相似,可以由改变电枢电压来方便地调速。

    与他励式直流电动机相比,具有体积小、效率高、结构简单、用铜量少等优点,是小功率直流电动机的主要类型。永磁无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品,是机械产品与电工产品有效融合的特殊产物,是一种发展和进步的标志,也是一种时代特征产品。Ms.参从电机的结构类型与各位进行一个简单交流,并对产品进行一个简单的优势比较。

1、按装配方式分类及优势比较

    无刷直流永磁电动机可以制作成整体式或分装式两种类型的结构。整体式电动机提供了包括轴承、转轴、壳体和固定装置等在内的全套电动机装置。另外,电动机制造公司能够根据用户的具体要求,提供特殊的壳体。例如,可以把电动机的安装法兰铸造成特殊的结构形状。整体式结构电动机除了便于用户安装和维修外,还可以为用户节省入厂登记管理、存储和装配调试等劳力和费用。

分装式结构为无壳体的或无框架的电动机。电动机制造公司根据用户的具体要求,只提供电动机的有关零部件。电动机的有关零部件全部由用户直接把它们封装入产品内。这样,可以消除联轴节和某些机械构件,避免引入不希望的机械谐振,以便使产品具有结构紧凑、系统伺服频带更宽和刚度更高等优点。

2、转子类式结构及优势对比

内转子式结构

    一般而言,电动机的定子在外面,转子在里面。在传统的有刷直流永磁电动机中,定子磁场在外面,转子电枢在里面。无刷直流永磁电动机出现后,使电枢从里面走到外面,由转子变成了定子。这种结构称之为“内转子结构”。

外转子式结构

    在实际使用中,有时为了满足某些电子机械的特殊技术要求,把无刷直流永磁电动机的定子电枢做在里面,而把带永磁体的转子做在外面,我们把这种结构称之为“外转子结构”或称之为“内定子结构”。

双定转子式结构

    双定转子式结构实际上是在内部被相互套配的两台电动机,它具有两个转子、两个定子和两个工作气隙,外面的一台电动机是外转子式结构,里面的一台电动机是内转子式结构。根据内外转子上永磁体的不同配置,又有N-N型和NS型两种结构。

    (1)在NN型结构中,电枢绕组为背对背绕制的环形线圈,具有一个公共的定子磁轭。内外永磁体的N极发出的径向磁通,各自通过内外气隙,各自穿过环形电枢线圈,进入公共的定子磁轭,再各自穿出背对背绕制的环形电枢线圈,各自通过内外气隙,各自到达内外永磁体的S极,然后内外径向磁通经过内外转子磁轭,分别与内外起始永磁体的N极闭合。

    在这种结构类型的电动机中,由于相对内部气隙表面的电枢电流和磁通方向和相对外部气隙表面的电枢电流和磁通方向是相反的,所以由电枢线圈内流过的电流和永磁体产生的磁通之间的相互作用在内外气隙中所产生的内外电磁切向力的方向是一致的,这意味着:电动机的总电磁力矩等于内部电动机的电磁力矩和外部电动机的电感力矩之和。因此,这种具有双定转子、径向磁通和环形电枢线圈结构形式的无刷直流永磁电动机,能够获得较高的力矩密度和功率密度,在许多驱动系统中,尤其在宇航技术领域内,必将得到广泛的重视和应用。

    (2)在NS型结构中,外部永磁体的N极发出的径向磁通,通过外部气隙,穿过电枢线圈,进入内部气隙,到达内部永磁体的S极,经过内转子磁轭,到达内部永磁体的下极;内部永磁体的N极发出的径向磁通,通过内部气隙,穿过电枢线圈,进入外部气隙,到达外部永磁体的S极,再经过外转子磁轭,然后与外部起始永磁体的N极闭合。因此,在N-S型结构中,不需要定子磁轭。有时采用非磁性支架,也仅是为了增加电枢的机械强度。在N-S型结构中,电枢绕组不能采用背对背绕制的环形线圈,而应采用一套一般形式的叠绕组或波绕组。


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