永磁直流微电机技术
永磁电机的研究现状与发展趋势
永磁电机的研究现状与发展趋势永磁电机是一种以永磁体为磁场源，通过永磁磁场与线圈产生的磁场之间的相互作用来实现转动的电机。
与传统的电机相比，永磁电机具有结构简单、效率高、功率密度大、响应快、维护简单等特点，被广泛应用于各个领域。
本文将介绍永磁电机的研究现状与发展趋势。
一、永磁电机的研究现状永磁电机的研究始于20世纪70年代，随着磁性材料研究及现代微电子技术的发展，永磁电机得到了迅速发展。
近年来，随着新能源、能源节约与环保理念的不断提出与推广，永磁电机又进入了一个快速发展的时期。
各国在永磁电机的研究方面取得了不同程度的成果，下面将从设计技术、控制技术、应用领域等方面介绍永磁电机的研究现状。
1.设计技术（1）结构设计：在永磁电机的结构设计方面，目前主要分为和式电机和差式电机两种类型。
和式电机是指永磁体和线圈磁极呈现出相同数量和分布的电机结构，如平面直流电动机、径向通用电机等；差式电机则是永磁体和线圈磁极数目及分布不同的电机结构，如磁悬浮轴承驱动电机、直线电机等。
（2）永磁材料：目前常用的永磁材料主要有钕铁硼永磁材料、钴钴磁钕永磁材料、铁氧化物永磁材料等。
其中，钕铁硼永磁材料具有高矫顽力、高能量积等特点，因此应用最为广泛。
（3）电流密度分布：在电流密度分布方面，永磁电机分为两种基本类型：分布式永磁电机和集中式永磁电机。
分布式永磁电机的磁极和线圈的磁场相互作用更加均匀，但是转子制造工艺复杂；集中式永磁电机的磁体制作简单，但是转子制造成本较高。
2.控制技术控制技术是永磁电机研究中的核心问题之一，其发展直接影响到永磁电机在不同场合下的应用效果。
目前，永磁电机常用的控制技术有以下几种：（1）矢量控制技术：矢量控制技术是目前较为成熟的永磁电机控制技术之一，能够实现永磁电机的高效控制，使永磁电机得到充分利用。
（2）直接转矩控制技术：直接转矩控制技术将电流向量分解为电磁向量和电势向量，通过调节电磁向量的大小来控制永磁电机的转矩。
稀土微型永磁直流电机工艺设计
稀土微型永磁直流电机工艺设计
稀土微型永磁直流电机是一种应用广泛的电动机，其设计需要考虑多个方面，包括以下主要工艺设计步骤：
1. 磁体设计：选择适当的稀土永磁材料，如钕铁硼等，根据电机的性能要求和工作条件，设计磁体的形状、尺寸和磁化方向，以获得所需的磁场强度和分布。
2. 绕组设计：根据电机的额定电压、电流、转速等参数，设计合适的绕组形式、匝数和线径，以确保电机的高效运行和良好的电磁性能。
3. 定子和转子设计：定子和转子是电机的核心部件，其设计应考虑到机械强度、散热、电磁兼容性等因素。
定子通常由硅钢片堆叠而成，转子则采用永磁体嵌入的结构。
4. 轴承和轴的设计：选择适当的轴承类型和尺寸，以支撑转子并减小摩擦。
轴的设计应考虑到强度、刚度和耐磨性，以确保电机的长期稳定运行。
5. 电机外壳设计：电机外壳需要具备良好的散热性能、防护性能和美观性。
设计时应考虑散热鳍片的布置、防护等级的要求以及与其他设备的接口。
6. 制造工艺：确定电机各部件的制造工艺，包括磁体的磁化、绕组的绕制、定子和转子的加工、轴承的安装等，以确保电机的质量和性能。
7. 测试与验证：进行电机的性能测试和验证，包括转矩、转速、效率、噪声等方面的测试，以确保电机满足设计要求。
在设计过程中，需要综合考虑电机的性能、成本、可靠性等因素，不断优化设计方案，以满足不同应用场景的需求。
以上是稀土微型永磁直流电机工艺设计的一些关键步骤和要点，具体的设计过程可能因项目需求和技术水平而有所差异。
永磁直流电机企业标准
Q/TDDJ 003-2008铁氧体永磁直流电动机1 范围本标准规定了机壳外径不大于110mm的铁氧体永磁直流电动机(以下简称电动机)的要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存。
机壳外径大于110mm的电动机也可参照执行。
本标准适用于铁氧体永磁直流电动机。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T 2423.1 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温GB/T 2423.4 电工电子产品基本环境试验规程试验Db：交变温热试验方法GB/ 6656-2008 铁氧体永磁直流电动机GB/T 2828.1-2003 按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划GB10069.3-88旋转电机噪声测定方法及限值噪声限值JB/T 8162 控制微电机包装技术条件3 要求3.1 产品的分类和命名方法铁氧体永磁直流电动机是采用铁氧体永久磁铁励磁的有槽、有刷的小功率直流电动机。
铁氧体永磁直流电动机的命名规则见附录A。
3.2 使用环境条件温度：－25℃～40℃。
相对湿度：90%（25℃）。
海拔不超过1000m。
3.3 外观电动机表面应整洁，不应有锈蚀、涂覆层剥落、碰伤、划痕等机械损伤，紧固件连接应牢固，各类标记及铭牌的字迹和内容应清楚无误，且不得脱落。
3.4 机械检查3.4.1 轴向间隙检查电动机的轴向间隙一般为0.1～0.3mm（滚动轴承）和0.1～0.8 mm（滑动轴承）或按顾客的要求。
3.4.2 轴伸径向圆跳动检查Q/TDDJ 003-2008电动机轴伸接合部分一半处的径向圆跳动值应≤0.03mm（轴伸直径≤10mm）和0.035mm（轴伸直径＞10mm）。
永磁电机的介绍、分析与应用
永磁电机的介绍、分析与应用一、永磁电机的发展及应用永磁电机是由永磁体建立励磁磁场，从而实现机电能量转换的装置，它与电励磁同步电机一样以同步速旋转，亦称永磁同步电机。
永磁同步电机，特别是稀土永磁同步电机与电励磁同步电机相比，具有结构紧凑、体积小、重量轻等特点，且永磁电机的尺寸和结构形式灵活多样，可以拓扑出很多种结构形式。
由于永磁电机取消了电励磁系统，从而提高了电机效率，使得电机结构简化，运行可靠。
永磁电机的发展是与永磁材料的发展密切相关的。
早在1821年法拉第发明世界上第一台电机模型，他就利用了天然永磁磁铁建立磁场，给放在磁场中的导线通以直流电，导线能够绕着永磁磁铁不停旋转，这可以说是永磁电机的雏形。
1831年法拉第在发现电磁感应现象之后不久，利用电磁感应原理发明了世界上第一台真正意义上的电机—法拉第圆盘发电机，其结构是将紫铜圆盘放置在蹄形永磁体的磁场中，圆盘的边缘和圆心处各与一个电刷紧贴，用导线把电刷和电流表连接起来，当转动圆盘中心处固定的摇柄时，电流表的指针偏向一边，电路中产生了持续的电流。
同年夏天，亨利对法拉第的电机模型进行了改进，制成了一个简单的永磁振荡电动机模型。
1832年斯特金发明了换向器，并对亨利的振荡电动机进行了改进，制作了世界上第一台能产生连续运动的旋转电动机。
同年，法国人皮克希发明了一台永磁交流发电机。
以上电机均是采用永久磁铁建立磁场的，由于当时永久磁铁是用磁性能很低的天然磁铁矿石做成的，造成电机体积庞大、性能较差。
1845年英国的惠斯通用电磁铁代替永久磁铁，并于1857年发明了自励电励磁发电机，开创了电励磁方式的新纪元。
由于电励磁方式能在电机中产生足够强的磁场，使电机体积小、重量轻、性能优良，在随后的70多年内，电励磁电机理论和技术得到了迅猛发展，而永磁励磁方式在电机中的应用则较少。
20世纪中期，随着铝镍钻和铁氧体永磁材料的出现以及性能的不断提高，各种微型永磁电机不断出现，在工农业生产、日常生活、军事工业中都得到了应用。
永磁有刷直流电动机课程设计
永磁直流有刷电动机课程设计目录摘要一、设计背景及其发展状况二、有刷直流电动机的组成结构和工作原理1.永磁直流电动机的结构、起动和转动机理2.永磁有刷直流电动机的反电动势和转矩、转速、调速范围3.永磁有刷直流电动机的功率和效率三、永磁有刷直流电动机的设计1.永磁有刷直流电动机主要尺寸的确定2.永磁有刷直流电动机的绕组设计3.永磁有刷直流电动机换向器的设计四、磁路计算1.组抗参数2.损耗参数3.外特性4.效率特性五、个人总结参考文献摘要永磁有刷直流电机是在直流电机的基础上用永磁铁代替原有磁体材料建立的主磁场。
直流电动机采用了永磁励磁后，因省去了励磁绕组，降低了励磁损耗，使其具有结构简单、体积小、效率高、用铜量少等优点。
本文分析了永磁有刷直流电机的工作原理,研究了永磁有刷直流电机电磁的特点, ,运用解析计算的方法分析出电机的各项参数。
为设计永磁有刷直流电动机，我们依据Matlab强大的数据计算能力建立起了永磁有刷直流电机的数学模型并进行了仿真进而对控制系统进行了一定的分析，同时还对比了在不同的参数下电机的工作性能,为电机系统的设计及其工作的稳定性提供了一定的依据。
经设计出的200W永磁有刷直流电动机具有简便高效的特点。
关键词永磁直流电机有刷设计电机一、设计背景及其发展状况1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流在磁场中受机械力的作用，即电流的磁效应。
1821年，英国科学家法拉第总结了载流导体在磁场内受力并发生机械运动的现象，法拉第的试验模型可以认为是现代直流电动机的雏形。
1822年，法国人吕萨克发现电磁铁，，即用电流流过绕在铁芯上的线圈的方法可以产生磁场。
在这些发现与发明的基础上，1831年法拉第发现了电磁感应定律，发明了盘式电机。
1831年，法拉第发现了电磁感应定律，并发明了盘式电机。
同年，亨利制作了振荡电机。
1832年，斯特金发明了换向器，并对亨利的振荡电机进行了改进，制作了世界上第一台能连续旋转运动的电机。
永磁无刷直流电机直接转矩控制
4、该系统具有很高的成本效益，可以在许多应用领域中进行推广应用。
谢谢观看
二、控制方法的特点和优势
直接转矩控制相较于其他控制方式，具有以下特点和优势：
1、直接扭矩控制：直接转矩控制通过实时计算电机的扭矩和磁链，直接控 制电机的输出扭矩，具有快速的动态响应性能。
2、高鲁棒性：直接转矩控制对电机参数变化具有较强的鲁棒性，可以在电 机参数发生变化时实现较好的控制效果。
3、高效节能：直接转矩控制可以实时调整电机的扭矩输出，使其与实际需 求相匹配，从而达到节能的目的。
结论与展望
本次演示通过对永磁无刷直流电机直接转矩控制系统进行深入研究，得出了 以下结论：
1、直接转矩控制技术可以实现对永磁无刷直流电机的精确控制，具有很快 的动态响应和良好的稳定性。
2、在开关模式选择时，需要考虑电机的电流、电压、转矩等参数，以及系 统的动态响应和稳定性。
3、基于模型的控制系统、PID控制系统、神经网络控制系统等都可以用于直 接转矩控制系统，但需要根据实际情况进行选择和参数整定。
案例二：工业机器人关节驱动
某工业机器人制造商要求设计一个具有高精度、快速响应的关节驱动系统。 通过采用永磁无刷直流电机直接转矩控制方法，实现了对机器人关节位置和速度 的高精度控制。此外，该系统还具有良好的鲁棒性和可靠性，可以在不同环境下 稳定运行。从而提高了机器人的整体性能和生产效率。
结论：
永磁无刷直流电机直接转矩控制是一种先进的电机控制技术，具有许多优点 和实际应用价值。本次演示介绍了该控制方法的基本原理、特点、实现所需硬件 和软件设计，并通过实际案例说明了其在实际应用中的效果。该技术的推广和应 用将有助于提高各种系统的性能、效率和稳定性。
系统设计
1、开关模式选择
（毕业论文）永磁无刷直流电机论文
小功率永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究摘要永磁无刷直流电动机是把电机、电子和稀土材料的高新技术产品发展紧密的结合在一起的新型电机，它具有单位体积转矩高、重量轻、转矩惯量小、控制简单、能耗少和调速性能好等优点，因而在航天航空、数控机床、机器人、汽车、计算机外围设备、军事等领域及家用电器等方面都获得了广泛的应用。
因此，设计性能优异的永磁无刷直流电机具有重要的理论意义和应用价值。
本论文系统的研究了35w小功率永磁无刷直流电机的本体设计，包括设计方法、有限元分析、性能计算、软件仿真等。
本文主要的研究内容如下：1、综述了永磁无刷直流电机的研究现状、存在问题和发展前景，分析了永磁无刷直流电机的基本理论。
2、建立永磁无刷直流电机的数学模型，先利用解析法对该电机进行电磁设计，然后利用有限元法对电机进行优化。
3、基于星形连接三相三状态的控制电路，利用Infolytic公司的MagNet电磁场分析软件建立了永磁无刷直流电机的有限元分析模型，仿真分析其静态气隙磁场分布及动态带负载时的电机特性。
并将软件仿真所得结果与设计计算结果进行比较分析，验证了设计方法的正确性。
关键词：电机设计，无刷直流电动机，有限元分析，稳态特性第一章绪论1．1永磁无刷直流电动机的发展状况永磁无刷直流电动机是一种新型的电动机，其应用广泛，相关技术仍然在不断的发展中，该类电动机的发展充分体现了现代电动机理论、电力电子技术和永磁材料的发展过程。
其中，永磁材料、大功率开关器件、高性能微处理器等的快速发展对永磁无刷直流电动机的进步功不可没。
1821年9月，法拉第建立的世界上第一台电机就是永磁电机，自此奠定了现代电机的基本理论基础。
十九世纪四十年代，人们研制成功了第一台直流电动机。
1873年，有刷直流电动机正式投入商业应用。
从此以后，有刷直流电动机就以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，占据了极其重要的地位。
随着生产的发展和应用领域的扩大，对直流电动机的要求也越来越高。
直流永磁电机的气隙与计算极弧系数的选取
直流永磁电机的气隙与计算极弧系数的选取刘宁（深圳黎明工业有限公司518031）徐秀英（深圳市金田房地产开发公司）【摘要】直流永磁电机的磁极形状较多，在设计中常会遇到气隙系数和计算极弧系数的选取。
这些系数选取的精确程度直接影响电机设计精度和制造成本。
通过对多种不同磁极形状永磁直流电机设计方案的计算分析，得出了这些系数与相关量的关系曲线。
【叙词】直流电动机永磁电机气隙系数计算极弧系数l引言在微型直流永磁电机的设计中，常由于不同的用途采用不同的磁极形状，因此不可避免地存在着气隙系数和计算极弧系数的选取。
这些系数选取的精确程度不仅影响设计精度和电机的性能，而且直接影响电机的制造成本。
本文通过对无极靴的同心瓦片形磁极、有极靴的同心瓦片形磁极和等外径拼块式的瓦片形磁极电机设计方案的计算分析，给出了气隙系数和计算极弧系数与其相关量之间的关系曲线。
这些曲线不仅反映了气隙系数和计算极弧系数与其相关量之间的定量关系，更重要的是反映出了这些参数随不同选取值时的变化趋势。
2气隙系数和计算极弧系数的物理意义2.1气隙系数Kδ气隙系数Kδ是考虑到电机开槽因槽口对气隙磁场的影响而引入的系数。
在一般微型直流屯机的设计中常采用半闭口槽，开槽对气隙磁场的影响如图1所示。
根据图1所示的意义，气隙系数的计算可用下式进行，从式(1)式可见，气隙系数的物理意义是将有槽电机当作无槽电机计算，但其气隙被放大了K8倍。
2.2永磁电机的气隙系数计算永磁电机的气隙系数一般按凸极电机计算，但其计算公式为：从式(2)、(3)可见，永磁电机的气隙系数取决于气隙长度、永磁体的厚度和槽口的宽度等因素。
在设计计算中需要综合考虑。
2.3计算极弧系数αP计算极弧系数αP是为确定每极最大磁通密度而引入的系数，其物理意义如图2所示，数学表达式见式(4)。
从图2和式(4)可见，计算极弧系数的物理意义是假想每极气隙磁通集中在计算极弧长度Bp范围内，并认为在这个范围内气隙磁场均匀分布，其磁密等于最大值。
24v直流无刷电机产品技术参数与应用
无刷直流电机是永磁式同步电机的一种，而并不是真正的直流电机，英文简称BLDC。
区别于有刷直流电机，无刷直流电机不使用机械的电刷装置，采用方波自控式永磁同步电机，以霍尔传感器取代碳刷换向器，以钕铁硼作为转子的永磁材料；24V直流无刷电机是一种小功率微型传动电机，主要传动结构由直流无刷电机、减速齿轮（齿轮箱）组装而成，具有减速、传动、提升扭矩功能，是一种运用非常广泛的减速电机设备；24V直流无刷电机广泛运用在智能家居、智能通讯、智能医疗、工业自动化设备、智能机器人、电子产品设备中；通常采用定制技术参数开发而成，例如驱动功率，减速比，扭矩，适用温度，噪音，精度等参数是定制开发而成。
24v直流无刷电机参数：产品分类：直流减速电机外径：22mm材质：塑料适用电机：无刷电机旋转方向：cc&ccw齿轮箱回程差：≤3°（可定制）轴承：烧结轴承;滚动轴承轴向窜动：≤0.1mm(烧结轴承);≤0.1mm(滚动轴承)输出轴径向负载：≤50N(烧结轴承);≤100N(滚动轴承)输入速度:≤15000rpm工作温度：-20 (85)24V38mm直流无刷减速电机产品分类：直流减速电机外径：38mm电压：24VDC驱动电机：无刷电机旋转方向：cc&ccw齿轮箱回程差：≤2°（可定制）轴承：烧结轴承;滚动轴承轴向窜动：≤0.1mm(烧结轴承);≤0.1mm(滚动轴承)输出轴径向负载：≤120N(烧结轴承);≤180N(滚动轴承)输入速度:≤15000rpm工作温度：-30 (100)24V直流无刷电机定制参数范围：直径3.4mm-38mm，功率：0.01-40W，输出转速5-2000rpm，减速比5-1500，输出扭矩1gf.cm到50Kgf.cm；24V直流无刷电机应用24V直流无刷电机通常是按照应用产品、设备需求定制技术参数、性能特点，广泛应用在：1.智能汽车传动主要涵盖了电子驻车系统、汽车大灯调节器、后视镜调节、天窗调节、尾门推杆电机齿轮箱、雨刷电机、汽车座椅调节、安全头枕保护调节、自动方向盘调节齿轮箱等。
微电机简介介绍
微电机的驱动方式
直接驱动
通过直接连接电机和电源，利用电机驱动器控制电机的启动、停 止和方向。
H桥驱动
采用H桥电路，通过控制上下臂的开关管通断，实现电机的正反转 和停止。
PMSM/BLDC驱动
针对永磁同步电机（PMSM）或无刷直流电机（BLDC），采用专 门的驱动器进行控制。
微电机的控制技术
速度控制
微电机在智能家居领域的应 用包括
04
家电控制电机等
01 03
门窗自动开关电机
02
窗帘自动升降电机
发展趋势
1 2 3
高精度、高效率、高可靠性
随着技术的不断进步，微电机的精度、效率和可 靠性将不断提高，满足更高要求的应用场景。
智能化、网络化
随着物联网、人工智能等技术的发展，微电机将 更加智能化、网络化，实现远程控制和智能诊断 。
微电机的发展历程
早期发展
微电机起源于20世纪初，当时主 要用于一些简单的控制和驱动系
统。
快速发展
随着电子技术和计算机技术的不断 发展，微电机在20世纪中叶开始得 到广泛应用，并逐渐发展成为一种 重要的机电元件。
现代应用
随着科技的不断进步，微电机在许 多领域得到广泛应用，如汽车、航 空航天、医疗设备、家用电器等。
。
控制电路
实现各种控制信号的输入和处 理，如PWM信号、方向信号
等。
驱动电路
根据控制信号驱动电机转动， 同时进行过流、过压等保护。
接口电路
实现与上位机或其他设备的通 信接口，如I2C、SPI等。
05
微电机的应用案例与前景展望
案例一：汽车领域
微电机在汽车领域的应用包括
01
02
永磁无刷直流电动机
无刷直流电机电动势公式与直流电机相似
2．电枢电流
电压平衡方程式：
电源电压
开关管的饱 和管压降
电枢电流为：
电阻压降
3. 电磁转矩
所以： Tem=CTIa
结论
无刷直流电机转矩公式与直流电机相似
2-2 三相永磁无刷直流电动机数学模型
三相绕组的电压平衡方程为
组 电 压
定 子 相 绕
组 电 流
定 子 相 绕
第二种方式：直接将霍尔元件敷贴在定子电枢铁心 气隙表面或绕组端部紧靠铁心处，利用电机转子上 的稀土磁体主极作为传感器的水滋体，根据霍尔元 件的输出信号即可判断转子磁极的位置，将信号放 大处理后便可驱动逆变器工作。
Hall IC 安装示意图
1、三个霍尔元件在 空间依次相差120o电 角度
2、传感器磁极与转 子磁极同轴旋转、极 数相等、极性相对应
——自同步电机
→电机顺时针旋转
两相导通星形三相六状态时绕组和开关管导通顺序表
1-2 基本结构
1） 电机本体 定子：与普通异步电机相同，铁心中嵌三相 或多相对称绕组 转子：永磁结构
瓦形（径向磁化） 矩形(切向磁化) 环形(径向磁化)
稀土水磁无刷直流电动机结构示意图
1——转轴；2——前端盖；3——螺钉，4——垫片； 5——轴承；6——定子； 7一转子；8一传感器转子； 9——后端盖；10——传感器定子
优点1：电磁式传感器 具有较高的强度，可经 受较大的振动冲击，故 多用于航空航天领域。
优点2：电磁式位置传 感器输出信号较大，一 般不需要经过放大便可 直接驱动开关管，但因 输出电压是交流，必须 先整流。
缺点：传感器过于笨重 复杂，因而大大限制了 其在普通条件下的应用。
永磁无刷直流电机PWM_ON_PWM调制方式
永磁无刷直流电机PWM_ON_PWM调制方式直流电机/PWM_/转矩脉动1 引言自1917年,Bol1ger就提出了用整流管代替有刷直流电机的机械电刷以来,直流电机以其效率高,转动惯量小,功率密度大,调速性能好等一系列优点,已在航空航天、军工、钢铁冶金、化工、交通等伺服控制领域以及家电领域得到广泛应用[1,2]。
相对于正弦性永磁同步电机,永磁直流电机系统中存在的转矩脉动的问题一直是该领域面临的一大难题,特别是在直接驱动应用场合,转矩脉动的问题尤为突出[3]。
在实际系统中,由于没有减速机构,转矩脉动将直接传递到负载。
负载产生的干扰也会直接传到电机轴上,这些因素都将使直流电机的速度位置控制特性变得很差。
近年来永磁无刷直流电机的转矩脉动抑制技术一直都是该领域研究的热点,国内一些学者也提出了一些解决该问题的方法[4,5],但是大多数是应用到电机本体优化设计方面的技术,或者只是理论仿真研究[6,7],通过控制策略抑制电磁转矩脉动并不多。
因此研究永磁无刷直流电机转矩脉动抑制技术,具有重要的现实意义。
本文拟针对传统的PWM调制方式在非换相期间在非导通相上产生续流电流的情况,分析并研究最新的PWM调制方式:PWM_ON_PWM调制方式,并通过试验证明该调制方式能够消除续流电流,从而有效减少转矩脉动。
2 永磁无刷直流电机的数学模型为了建立无刷直流的数学模型,设定初始条件如下:电机工作的状态是二相导通星形三相六状态下,没有中线引出;反电势波形是平顶宽度为120°电角度的梯形波;磁路不饱和,不考虑磁滞和涡流损耗,三相绕组完全对称;气隙磁场为方波,转子磁场和定子电流分布皆对称;电枢绕组在定子内表面均匀连续分布,转子上没有阻尼绕组,无阻尼作用。
设为定子相绕组电压,为定子相绕组电流,为定子相绕组反电动势,为每相绕组的自感,M为相间的互感,P为微分算子,。
则三相绕组的电压平衡方程可表示为:无刷直流电机的电磁转矩是由转子磁钢产生的磁场与定子绕组中的电流相互作用而产生的,电磁转矩方程式可表示为:式中:为转子机械角速度。
微型直流电机的工作原理与控制方式
微型有刷电机具有价格便宜、容易操控的特点应用在各个领域，如电动玩具、美容产品、个人护理产品、医疗器械等等大多用到的都是微型有刷直流电机。
有刷直流电机的工作原理是怎样的呢？下面天孚微电机就来带大家来了解：微型直流电机（有刷）的工作原理。
首先我们来了解电机的结构，几乎所有的有刷直流电机组件都是一样的，定子+电刷+换向器如下图所示。
1.定子定子能在转子的周围产生固定的磁场，磁场可以是永磁体或者电磁绕组产生，微型有刷直流电机的分类是由定子或者电磁绕组链接到电源的方式来区别。
2. 转子转子是由一个或者多个绕组构成，当绕组受到激励时，就会产生磁场，转子磁场的磁极和定子的磁场磁极相反，互相吸引，从而使转子旋转。
在旋转过种中，转子会按照不同的顺序持续激励绕组，因此转子产生的磁极绝不会与定子产生的磁极重叠，这个过种叫做换向。
3. 电刷与换向器微型有刷直流电机与无刷微型电机不同，不需要控制器来切换绕组的电流方向，遥是直接通过换向器进行换向。
在微型有刷直流电机的转轴上有安装一个分片式铜套，这个就是换向器，电机在运转过程中，电刷会沿着换向器滑动，和换向器不同分片接触。
这些分片与不同的转子绕组连接，当电刷通电时就会在电机内部产生动态磁场。
也是这种原因，导致微型有刷直流电机磨损较为严重，导致电机使用寿命无法太长，这也是微型有刷直流电机的缺陷所在。
微型有刷直流电机的类型1. 微型永磁体有刷直流电机这种微型有刷直流电机是最常见的有刷电机，采用永磁体产生磁场，微型电机通的永磁体比绕组定子具有更高的效益，不过永磁体的磁性会随着时间衰退（永磁体只是一个名字，并不是真正的永磁）。
有的永磁体微型直流电机还会加上绕组，防止磁性丢失。
由于定子磁场的恒定的，所以永磁体有刷直流电机对电压变化响应非常快（下图为永磁体直流电机原理图）。
2. 并激有刷直流电机微型电机的励磁线圈与电枢并联，励磁线圈中的电流与电枢中的电流相互独立（如图）。
因此，这类电机具有卓越的速度控制能力，并激有刷直流电机不会出现磁性丢失的现象，因此比永磁体电机更加可靠。
永磁无刷直流电机的设计
永磁无刷直流电机的设计摘要：永磁无刷直流电机是一种新型电机，其特点是不需要传统的机械电刷，因此在家用电器等领域得到广泛运用。
其简单结构、高可靠性和高效率使其备受青睐。
关键词：永磁无刷直流电机；设计虽然其工作原理与传统的电磁式直流电机相似，但借助高性能的永磁材料和电子控制技术，这种电机在单位体积内能提供较高的转矩，同时转矩惯性比较小，启动时的转矩也很大，此外，其调速特性也相当优越。
因此，在家用电器领域，永磁无刷直流电机得以广泛应用。
1.永磁无刷直流电机的主要特点和应用1.1永磁无刷直流电机的主要特点(1) 由于无电火花和磨损问题，永磁无刷直流电机拥有卓越的工作寿命和高度可靠性。
(2) 其低转动惯量和高转矩惯量比使其具有出色的响应速度。
(3) 通过永磁体产生的气隙磁场，使得电机的效率和功率因数保持在高水平，且发热主要分布在定子上，便于热量散发。
(4) 虽然与有刷直流电机相比略微成本较高，但与异步电机相比，其控制性能卓越。
1.2永磁无刷直流电机的主要应用目前，不断扩大的市场需求迅速推动了永磁无刷直流电机的蓬勃发展。
自上世纪90年代起，随着科技的不断进步，永磁材料的性能得到了显著提升。
尤其以钕铁硼等第三代永磁材料为代表，不仅在耐腐蚀性方面有了巨大突破，其在高温环境下的稳定性也得到了显著提升，同时生产成本也在逐步降低。
许多高校和制造单位都在永磁无刷直流电机的研发中投入了大量资源，为其发展注入了新的活力。
永磁无刷直流电机的功率范围广泛，从毫瓦级到数十千瓦级不等，为用户提供了多样的选择。
2.无刷直流电机的结构及工作原理2.1无刷直流电机的基本结构无刷直流电机的基本组成结构包括电机本体、转子位置传感器和电子换相电路，具体如图2.1所示。
图2.1永磁无刷直流电机系统的组成结构示意图无刷直流电机的结构类似于永磁同步电机，其核心部分是电机本体，是实现机电能量转换的核心。
因此，其设计在确保整个系统可靠运行方面具有关键性作用。
永磁电机
（1）永磁电机是指使用了永磁体的电机，这类电机不需要励磁，大致可分为：永磁直流电机（有换向器），无刷直流电机（直流电机特性，电子换向），永磁同步电机（交流电机特性）等。
（2）永磁电机与普通电机区别：与普通电机相比，永磁电机具有功率密度高，特征信号小，结构简单，运行可靠，电机的尺寸和形状灵活多样等性能特点，具体体现在以下五个方面：一是功率密度和效率高。
这里所说的功率密度高，主要是指永磁电机体积小而发电或输出功率大。
这是因为永磁电机的励磁磁场由永磁体提供，转子不需要励磁电流，电机效率提高，与传统电机相比，任意转速点均节约电能，尤其在转速较低的时候这种优势尤其明显。
现代潜艇大都采用大直径低速7叶大侧斜螺旋桨或泵喷推进器，转速低，推进效率高。
而且，潜艇在水下多以低噪声速度机动，使得永磁电机的这一优势得到更好的体现和发挥。
二是体积小，重量轻。
由于使用了高性能的永磁材料提供磁场，使得永磁电机的气隙磁场较普通电机大大增强，而永磁电机的体积和重最较普通电机则大大缩小。
例如11千瓦的普通电机重量为220千克，而永磁电机仅为92千克，相当于普通电机重量的45.8%。
三是故障率更低、使用普遍。
由于使用了高性能的稀土永磁材料提供磁场，因此故障率更低，使用更加普遍。
四是启动转矩大。
由于永磁电机正常工作时转子绕组不起作用，因而在设计时可使转子绕组完全满足高起动转矩的要求，例如从1.8倍上升到2.5倍，甚至更大。
永磁电机优点：1.转子没有损耗，具有更高的效率2.电机体积较小、重量轻3.由转子磁钢产生气隙磁密，功率因素较高4.调速范围宽5.转动惯量小，允许脉冲转矩大，可获得较高的加速度，动态性能好6.噪音小、过载能力大缺点：1.回收困难2.逆变器故障易导致退磁3.安全维修困难感应电机优点：1.小型轻量化；2.易实现转速超过10000r/min的高速旋转；3.高速低转矩时运转效率高；4.低速时有高转矩，以及有宽泛的速度控制范围；5.高可靠性（坚固）；6.制造成本低；7.控制装置的简单化；缺点：功率因数滞后，轻载功率因数低，调速性能稍差。
永磁直流电机简介精品课件
PM类型 Alnico 铝镍钴合金，磁钢：由几种硬的强金属，如 铁与铝、镍、钴等合成，有时是铜、铌、钽合成， 用来制作超硬度永磁合金
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Ferrite（铁素体）任何一组象陶瓷的非金属元素且 通常为三氧化二铁和其它氧化物的铁磁化合物，尤 指用于计算机存储元件、永久性磁铁及各种固态元 件中以极高的电阻力为特点的此种化合物 MOx6(Fe2O3), where M can be Ba, Sr, Pb
永磁直流电机简介 Introduction of a permanent magnet（PM） DC motor
徐驰 电气0702
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原理 电机的运行 机内主磁通 电流产生 永磁材料（经过磁化后拥有很强的磁场保持能力） 永磁直流电机与电磁式直流电机原理相似。唯一的 区别就是磁通产生的方式 由电流励磁：电磁式电机 由永磁材料产生主磁通：永磁电机
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永磁直流电机以电动机为主，又以驱动型永 磁直流电动机和永磁直流伺服电动机占多数。永磁 直流发电机以测速为主 由于永磁电机没有励磁绕组，体积小，重量 轻，直流电机启动调速方便等特点，永磁直流电机 广泛应用与现代技术，航空航天技术等
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小结： 由电流励磁：电磁式电机 由永磁材料产生主磁通：永磁电机 PM：alnico ferrite rare-earth 永磁直流电机有三种基本的结构 Conventional slotted motor Slotless Moving-coil：cylindrical disc 磁通=const Cogging torque 功率损耗P
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Important characteristics of PMs（永磁材料） Magnetic performance: Br, Hc, BH(max), r field to magnetize (magnetizing force) Electric performance: Resistivity Thermal performance: Curie temperature working temperature temperature coefficients of Br and Hc thermal expansion
永磁直流电机精品文档
三.永磁直流电机调速
– 弱磁调速：
永磁电机永磁体不容易调磁，一般不采用 混合励磁
四. 永磁直流电机的主要特点
永磁电机不需要直流励磁电源。可以减少电源的耗电 量，具有重要的经济价值
永磁电机没有励磁绕组，节省电机的用铜量，减少电 气铜耗。特别是在微型和小容量范围内，电机的重量， 体积，效率和成本都得到改善
三.永磁直流电机调速特性
由转速公式：
nU aRaIa C e
U K a eK R iK aeTg
可知，有三种调速方式：
电枢回路串电阻调速 调压调速 弱磁调速
三.永磁直流电机调速特性
1.电枢回路串电阻调速 nUaC e RaIaU Ka eK R iK aeTg
工作条件： 保持励磁，电压不变 ；
调节过程： 增加电阻 Ra R R n ，n0不变；
调速特性： 转速下降，机械特性曲线变软。
三.永磁直流电Βιβλιοθήκη 调速2.调压调速nUaC e RaIaU Ka eK R iK aeTg
工作条件：
保持励磁，保持电阻 不变
调节过程： 改变电压 Ua U U n ， n0
n U a C e R aIa U K a eK R iK ae(T f T l Jd d)t 五.永磁直流电机仿真结果
电机电流曲线
电机转速曲线
五.修改模型
1.改变供给电压。 2.改变电机的负载。
1. 改变电机供给电压
将电压降低为1.25V
1. 改变电机供给电压
3. 改变电机外负载
电机电流曲线
电机转速曲线
六. 永磁直流电机的应用和发展
永磁直流电机没有励磁绕组，体积小，重量轻， 直流电机启动调速方便等特点，永磁直流电机 广泛应用于现代技术，航空航天技术等。