永磁同步电机之永磁直流电动机

    1概述

永磁直流电动机是由永磁体建立励磁磁场的直流电动机。它除了具有普通电励磁直流电动机所具备的下垂的机械特性、线性的调节特性、调速范围宽和便于控制等特点外，还具有体积小、效率高、用铜量少、结构简单和运行可靠等优点。配上稳速器后还可适用在电源电压和负载变动情况下要求转速稳定的场合。因而在家用电器、办公机械、电动工具，医疗器械、精密机床、白行车、摩托车、汽车和计算机外围设备等方面都得到了广泛应用。随着钦铁硼等高性能永磁材料的发展，永磁直流电动机正从微型和小功率电机向中小型电机扩展。永磁直流电动机种类很多，分类方法也多种多样。一般按用途可分为控制用和传动用。按运动方式和结构特点又可分为直线式和旋转式，其中旋转式包括有槽结构和无槽结构。有槽结构包括普通永磁直流电动机和永磁直流力矩电动机：无槽结构包括有铁心的无槽电枢永磁直流电动机和无铁心的空心杯电枢直流电动机、印制绕组水磁直流电动机及线绕盘式电枢永磁直流电动机本章以普通永磁直流电动机为典型进行分析讨论，其主要内容可推广应用于其他结构的永磁直流电动机

2永磁直流电动机荃本方程和稳态运行特性

水磁直流电动机的工作原理和基本方程与电励磁直流电动机相同，现概括如下：

2.l电磁转矩和感应电动势

水磁直流电动机中两个最基本的电磁现象，一是电枢绕组通以电流时在磁场中受力产生电磁转矩孔二另一是电枢绕组在磁场中运动产生感应电动势E 。电磁转矩和感应电动势是永磁直流电动机实现机电能量转换不可分割的两个重要方面。当电刷放在几何中性线上、电枢线圈均匀分布且为整距时，电磁转矩爪，和感应电动势E （V）的计算公式如下：。

    电动势常数C和转矩常数G是直流电动机重要的设计参数，它们实际上是一个参数，两者相差常数倍，CT 。在设计电动机时，C和G只能同时增大或减小。也就是说，要想增大肠以减小电流时，C 。也同时增大而使电压增高，否则转速将下降。要想使电动机负载电流减小，又不使电压增高，也不使转速降低，只能采取另外的措施。

2 . 2基本方程

2.2.1电压平衡方程

水磁直流电动机的电压平衡方程为。

2.2.2转矩平衡方程

在稳态情况下，电动机转矩平衡方程为。

2 . 3稳态运行特性

2 . 3.1机械特性

当电机的端电压恒定（U～常数）时，电动机的转速随电磁转矩变化的关系曲线，，一f（戳。），称为永磁直流电动机的机械特性，通常也表示成电动机转速，( r／而n）与输出转矩T间的关系曲线。将式（5-1）和（5-2）代入式（5-5 )，经整理得。k表示单位电磁转矩变化时所引起的转速变化，它与电枢电阻成正比而与电动势常数、转矩常数的乘积成反比。当电枢电阻小、转矩常数大时，k小，说明转速下降较慢，亦即戳．变化引起的转速变化小，机械特性较硬；反之，k大则特性变软．在一定温度下，普通永磁直流电动机的磁通基本上不随负载而变化，这与并励直流电动机相同，故转速随负载转矩的增大而稍微下降，在。不变时几乎是一条直线。由于k 、常数，对应于不同的电动机端电压U，机械特性曲线，为一组平行直线，如图51所示。在工程上，通常用转速调整率△ 。（纬）来表征从空载到额定负载时转速变化的大小。