永磁电机的优缺点有哪些?

永磁电机是一种常规的电机,其应用场合广泛,永磁电机根据具体的电机的不同类型可以分成多种不同样式的永磁电机。永磁电机采用稀土永磁材料,因此采用永磁电机具有的优势之一就是运转作工的效率相对较高。

永磁电机的优缺点

1、永磁直流电机的构成

(1)永磁直流电机的主要构成是定子磁极、转子、电刷、外壳等组成。

(2)永磁直流电机的定子磁极由永磁体(永磁钢)、铁氧体、铝镍钴、钕铁硼和其他材料制成。根据其结构,可分为圆筒型和瓦型。

(3)录像机中使用的大部分电能是圆柱形磁铁,而电动工具和汽车电器中使用的大部分电机是块状磁铁。

(4)永磁直流电机的转子通常由硅钢片层压而成,硅钢片的槽比电磁直流电机的转子少。漆包线缠绕在转子铁芯的两个槽之间(三个槽代表三个绕组),每个接头分别焊接在换向器的金属片上。

(5)电刷是连接电源和转子绕组的导电元件,具有导电和耐磨两种性能。永磁电机的电刷使用单性金属片或金属石墨电刷和电化学石墨电刷。

2、永磁直流电机的分类

(1)永磁直流电机分为稀土永磁直流电机、铁氧体永磁直流电机和铝镍钴永磁直流电机。

(2)永磁电机分为永磁直流电机和永磁交流电机。

(3)永磁直流电机包括永磁换向器电机、永磁无刷直流电机或永磁电子换向器电机。

(4)永磁交流电机通常被称为永磁同步电机。其结构与永磁无刷直流电机相同,驱动原理和控制方法不同。

3、永磁电机的优势

(1)永磁电机没有电励磁和相应的损耗,永磁转子不发热,电负载可以选择得很高,因此体积小,功率密度高。

(2)永磁电机使用稀土永磁材料具有高效节能的优势。由于励磁磁场由永磁体提供,永磁转子不需要励磁,效率可达90%以上。

(3)与异步电动机相比,永磁电机高效运行速度范围广,节能显著。特别是在低速运行时,优势更加明显。

(4)低温升,非电励磁意味着无损耗和发热,因此,永磁电机一般温升低,起动性能好。

(5)永磁电机一般采用异步起动方式。在正常运行时,永磁同步电机的转子绕组不工作,永磁同步电机的转子绕组可以设计成完全满足高起动转矩的要求,如起动转矩倍数从1.8倍增加到2.5倍以上。

(6)对电网运行的影响。异步电动机需要从电网吸收大量的无功电流,导致电网输变电系统产生大量的无功电流,从而降低电网的品质因数,增加输变电设备和发电设备的负荷。同时,无功电流消耗电网(即输变电系统)中的部分电能,导致电网运行效率低,这除了异步电动机效率低和从电网过度吸收电能之外,还增加了电能损失和电网负荷。

(7)永磁电机因其范围广、效率高而广泛应用于新能源汽车。

(8)永磁电机转子无电励磁和高功率因数的独特优势有助于提高电网的品质因数或消除在电网中安装补偿器的需要

(9)永磁电机体积小,重量轻。高性能超强永磁材料的应用大大降低了永磁电机的体积和重量,功率密度至少比普通三相异步电机高1.5倍。

4、永磁电机的缺点

(1)当速度大于基本速度时,IPM使用主动磁场来减弱,此时转向定子电流有意抑制磁通量。能够可靠实现的速度范围被限制在大约4∶1。如前所述,这种限制可以通过减少绕组匝数和接受逆变器中更高的成本和功率损耗来实现。

(2)削弱磁场的需要与速度有关,无论扭矩如何,都会导致相关损失。这将降低高速时的效率,尤其是在轻负载时。这在高速公路上行驶的电动汽车中非常严重。电动汽车通常青睐永磁电机,但在计算实际行驶周期时,效率的好处值得怀疑。

(3)由于永磁直流电机固有的反电动势,在故障条件下难以管理。即使变频器断开,只要电机旋转,电流就会继续流过绕组故障,导致齿槽转矩和过热,这是危险的。例如,由于逆变器关闭,高速下磁场的减弱将导致发电失控,逆变器的直流总线电压可能上升到危险水平。

(4)永磁体在低速时带来性能优势,也是技术上的“致命弱点”。随着永磁电机速度的增加,反电动势接近逆变器电源电压,因此绕组电流无法控制。这定义了通用永磁电机的基本速度,通常代表表面磁体设计中给定电源电压的最大可能速度。

(5)除了那些配有钐钴磁铁的永磁电机之外,工作温度是另一个重要的限制因素。然而,逆变器故障导致的高电机电流会导致退磁。

(6)永磁直流电机最大速度受到机械磁铁保持力的限制。如果永磁电机损坏,修理它通常需要返回工厂,因为很难安全地取出和处理转子。最后,废料回收也很麻烦,尽管目前稀土材料的高价值可能使这种材料在经济上更加可行。

永磁电机除了上述的各种优势缺点之外,永磁电机还可以进行相应的改造,改造后的永磁电机性能还能相对提升。永磁电机改造的五大特性电机了解。其实无论是什么总归有一些缺点,因此按照实际需要的作工选择相应的电机即可。了解更多电机专业知识及技巧，可加入电机行业内qq群136274082，业内专业老师傅解答。