稀土永磁電機(jī)的工作原理及其優(yōu)點(diǎn) 稀土永磁電機(jī)是較為新型永磁電機(jī)的電機(jī)種類,鑒于稀土永磁產(chǎn)品的高能量,稀土永磁電機(jī)具有很多優(yōu)勢(shì),例如體積小,重量輕,效率高,這一系列優(yōu)勢(shì)讓稀土永磁電機(jī)倍受歡迎。
1優(yōu)點(diǎn)
由于稀土永磁材料的磁性能優(yōu)異,稀土永磁經(jīng)過充磁后不再需要外加能量就能建立很強(qiáng)的*磁場(chǎng),用來替代傳統(tǒng)電機(jī)的電勵(lì)磁場(chǎng)所制成的稀土永磁電機(jī)不僅效率高,而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠,還可做到體積小、重量輕。既可達(dá)到傳統(tǒng)電勵(lì)磁電機(jī)所*的高性能(如特、特高速、特高響應(yīng)速度),又可以制成能滿足特定運(yùn)行要求的特種電機(jī),如電梯曳引電機(jī)、汽車電機(jī)等。稀土永磁電機(jī)與電力電子技術(shù)和微機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合,更使電機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)的性能提高到一個(gè)嶄新的水平。從而提高所配套的技術(shù)裝備的性能和水平,是電機(jī)行業(yè)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要發(fā)展方向。
稀土永磁電機(jī)應(yīng)用范圍極為廣泛,幾乎遍及航空、航天、國防、裝備制造、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。它包括永磁同步電動(dòng)機(jī)、永磁發(fā)電機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、無刷直流電動(dòng)機(jī)、交流永磁伺服電動(dòng)機(jī)、永磁直線電機(jī)、特種永磁電機(jī)及相關(guān)的控制系統(tǒng),范圍非常廣泛,稀土永磁電機(jī)幾乎覆蓋了整個(gè)電機(jī)行業(yè)。
2工作原理
稀土永磁電機(jī)的工作原理與電勵(lì)磁同步電機(jī)相同,區(qū)別在于稀土永磁電機(jī)是以永磁體替代勵(lì)磁繞組進(jìn)行勵(lì)磁。當(dāng)永磁電機(jī)的三相定子繞組(各相差120°電角度)通入頻率為f的三相交流電后,將產(chǎn)生一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速推移的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。穩(wěn)態(tài)情況下,主極磁場(chǎng)隨著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)動(dòng),因此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦是同步轉(zhuǎn)速,定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)恒與永磁體建立的主極磁場(chǎng)保持相對(duì)靜止,它們之間相互作用并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)并進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。
3應(yīng)用
與傳統(tǒng)的電勵(lì)磁電機(jī)相比,永磁電機(jī),特別是稀土永磁電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)行可靠;體積小,質(zhì)量輕;損耗小,效率高;電機(jī)的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點(diǎn)。因而稀土永磁電機(jī)的應(yīng)用范圍極為廣泛,幾乎遍及航空航天、國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。下面介紹幾種典型永磁電機(jī)的主要特點(diǎn)及其主要應(yīng)用場(chǎng)合。
稀土永磁發(fā)電機(jī)
永磁同步發(fā)電機(jī)與傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)相比不需要集電環(huán)和電刷裝置,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,減少了故障率。采用稀土永磁后還可以增大氣隙磁密,并把電機(jī)轉(zhuǎn)速提高到*值,提高功率質(zhì)量比。當(dāng)代航空、航天用發(fā)電機(jī)幾乎全部采用稀土永磁發(fā)電機(jī)。其典型產(chǎn)品為美國通用電氣公司制造的150kVA14極12000r/min~21000r/min和100 kVA60000r/min的稀土鈷永磁同步發(fā)電機(jī)。國內(nèi)研發(fā)的*臺(tái)稀土永磁電機(jī)即為3kW20000r/min的永磁發(fā)電機(jī)。
永磁發(fā)電機(jī)也用作大型汽輪發(fā)電機(jī)的副勵(lì)磁機(jī),在三十年前就有這樣一個(gè)例子,80年代我國研制成功當(dāng)時(shí)世界容量zui大的40kVA~160kVA稀土永磁副勵(lì)磁機(jī),配備200MW~600MW汽輪發(fā)電機(jī)后大大提高電站運(yùn)行的可靠性。
21世紀(jì)以來,獨(dú)立電源用的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)小型發(fā)電機(jī)、車用永磁發(fā)電機(jī)、風(fēng)輪直接驅(qū)動(dòng)的小型永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)正在逐步推廣。