永磁電機技術(shù)設計與應用第三版PDF電子書免費下載

　　在電機結(jié)構(gòu)中使用永磁體（PMs）可帶來以下好處：

　　?勵磁系統(tǒng)不吸收電能，因此不存在勵磁損耗，這意味著效率大幅提高

　　?與使用電磁激勵相比，功率密度和/或扭矩密度更高

　　?比具有電磁激勵（氣隙中的磁通密度更高）的電機具有更好的動態(tài)性能

　　?簡化施工和維護

　　?降低某些類型機器的價格。

　　第一個PM勵磁系統(tǒng)早在十九世紀就被應用到電機上，例如J. Henry（1831）、H. Pixii（1832）、W. Ritchie（1833）、F. Watkins（1835）、T. Davenport（1837）、M.H. Jacobi（1839）35。當然，使用非常差質(zhì)量的硬磁性材料（鋼或（鎢鋼）很快就不鼓勵使用電磁激勵系統(tǒng)。1932年Alnico的發(fā)明復興了永磁勵磁系統(tǒng)，但其應用僅限于小功率和小功率直流換向器電機。目前，大多數(shù)帶開槽轉(zhuǎn)子的永磁直流換向器電動機使用鐵氧體磁體。成本效益高且簡單的直流換向器電機，定子上安裝有鋇或鍶鐵氧體PMs，在可預見的未來仍將用于道路車輛、玩具和家用設備。籠型感應電動機是20世紀最流行的電動機。近年來，隨著電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，它們在電力傳動中的應用日益廣泛。它們的額定輸出功率從70瓦到500千瓦不等，其中75%以1500轉(zhuǎn)/分的速度運行?；\型感應電動機的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，維護簡單，無換向器和滑環(huán)，價格低廉，可靠性中等。缺點是氣隙小，堵轉(zhuǎn)熱點可能導致轉(zhuǎn)子斷條，效率和功率因數(shù)低于同步電動機。

　　使用永磁無刷電動機已成為比感應電動機更有吸引力的選擇。稀土永磁同步電動機不僅可以改善電動機的穩(wěn)態(tài)性能，而且可以提高電動機的功率密度（輸出功率質(zhì)量比）、動態(tài)性能和質(zhì)量。稀土磁體的價格也在下降，這使得這些電機更受歡迎。半導體驅(qū)動器領域的改進意味著無刷電機的控制變得更容易，更具成本效益，在保持良好效率的同時，可以在很大的速度范圍內(nèi)運行電機。近年來，伺服電機技術(shù)已經(jīng)從傳統(tǒng)的直流或兩相交流電機驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)樾滦偷拿饩S護無刷三相矢量控制交流電機驅(qū)動，適用于要求快速響應、重量輕、連續(xù)轉(zhuǎn)矩和峰值轉(zhuǎn)矩大的所有電機應用永磁無刷電動機的磁鐵安裝在轉(zhuǎn)子上，電樞繞組安裝在定子上。因此，電樞電流不通過換向器或滑環(huán)和電刷傳輸。這些是需要維修的主要部件。90%的電動機的標準維護程序與滑動接觸有關。在直流換向器電動機中，功率損失主要發(fā)生在轉(zhuǎn)子中，這限制了熱傳遞，從而限制了電樞繞組電流密度。在永磁無刷電機中，功率損耗幾乎都在定子中，在定子中熱量可以很容易地通過肋架傳遞，或者在大型電機中，可以使用水冷系統(tǒng)［9，24，223］有一個高的氣隙磁通密度和速度無關的電流限制。永磁無刷電機機電驅(qū)動已成為一個更可行的選擇比其感應或磁阻對應的電機大小高達10-15千瓦。此外，還成功地嘗試制造額定功率在1兆瓦以上的永磁無刷電動機（德國和美國）［9，23，24，124，223，276］，高性能的稀土磁體已成功地在所有高功率密度、改善動態(tài)性能或更高效率的應用中取代鐵氧體和鋁鎳鈷磁體是最重要的。這些點是關鍵選擇標準的典型例子是用于計算機外圍應用的步進電機和用于機床或機器人的伺服電機。