永磁直流电机.
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Permanent Magnet DC Motor 永磁直流电机
机自09-5班 第一组
永磁直流电机
概述 永磁直流电机的机械特性和调速特性 Simulink实例分析 永磁直流电机的应用与发展
一.概述
–
–
– –
–
永磁直流电机是用永磁体建立磁场，实现直流电能 转换为机械旋转的一种直流电机 永磁直流电机与传统他励直流电机特性类似 永磁体取代其定子上的励磁系统 结构简单、体积小 广泛用于家电、办公设备、电动工具医疗等领域
？如何验证堵转矩的大小
对于微型直流电机我们可以忽略空载转矩和克 服惯性的加速转矩。则电磁转矩可以近似等于 负载转矩。因为当电机转速为零时的电磁转矩 为堵转矩，所以当微型直流电机转速为零时的 负载转矩可近似看成堵转矩。
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。
五.永磁直流电机的simulink仿真
在0.1s时 施加堵转矩
该模型是验证Faulhaber 0615系列微型直 流电机的特性参数：空载转速= 19100 rpm 空载电流= 0.03 A，堵转矩= 0.24 mNm。
DC Motor
电路参数为： 转子电阻 R= 3.9 Ohms， 转子电感 L= 12mH 电势常数 K= 0.072mV/rpm， 转子惯量 J= 0.01gcm^2 摩擦力矩 Mr= 0.02mNm。
alpha = -1e-10 Nm/(rad/s)^2 则只要将上述模型建立负载转矩与电机转速的 关系，可以得到电风扇的仿真模型。
电风扇的Simulink仿真模型
PS Gain的值取为-1e-10
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。 永磁直流电机会向无刷化方向发展，应用于更 多的科技领域。
三.永磁直流电机调速特性
由转速公式：
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
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.永磁直流电机调速
1.基本结构
机壳 定子 磁钢 机械支撑部分 转子冲片/绝缘 直流电机 轴承
磁钢支架
转子
漆包线
换向器 机械支撑部分 碳刷 转轴 轴套
端盖
EMC组件 机械支撑部分 端盖 轴承 碳刷支架
1.基本结构-爆炸图
2.工作原理
F=BlI B—磁通密度; L—通电导体长度； I —导体中电流； F方向—左手定则.
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
电机电流曲线 电机转速曲线
1. 改变电源自文库供给电压
降低负载，将 Final aule值改 为-2e-3
1. 改变电机供给电压
电机电流曲线 电机转速曲线
2. 改变电机外负载
某些电机的负载转矩取决于电机的转速。 如电风扇的负载转矩为alpha*speed^2 。
谢谢大家
2.调压调速
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 调速特性： 转速下降，机械特性曲线平行下移。
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 永磁电机中永磁材料的磁场是恒定的，因此永磁电机 电压调整率差，调速也一般通过改变电枢电压/电流来 实现 受材料限制，永磁电机以微型和小容量为主
二.永磁直流电机的机械特性
机械特性是指控制电压恒定时，电机的转速随转矩变化的关系
转速公式：
U n0 a Ke
机械特性曲线与 纵轴的交点为电磁转 矩等于零时电动机的 理想空载转速 n0 (idleno load)
Tk
Kt Ua Ra
机械特性曲线与 横轴的交点为电机堵 转时(n=0)的转矩，即 电动机的堵转矩 Tk(locked torque)
机自09-5班 第一组
永磁直流电机
概述 永磁直流电机的机械特性和调速特性 Simulink实例分析 永磁直流电机的应用与发展
一.概述
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永磁直流电机是用永磁体建立磁场，实现直流电能 转换为机械旋转的一种直流电机 永磁直流电机与传统他励直流电机特性类似 永磁体取代其定子上的励磁系统 结构简单、体积小 广泛用于家电、办公设备、电动工具医疗等领域
？如何验证堵转矩的大小
对于微型直流电机我们可以忽略空载转矩和克 服惯性的加速转矩。则电磁转矩可以近似等于 负载转矩。因为当电机转速为零时的电磁转矩 为堵转矩，所以当微型直流电机转速为零时的 负载转矩可近似看成堵转矩。
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。
五.永磁直流电机的simulink仿真
在0.1s时 施加堵转矩
该模型是验证Faulhaber 0615系列微型直 流电机的特性参数：空载转速= 19100 rpm 空载电流= 0.03 A，堵转矩= 0.24 mNm。
DC Motor
电路参数为： 转子电阻 R= 3.9 Ohms， 转子电感 L= 12mH 电势常数 K= 0.072mV/rpm， 转子惯量 J= 0.01gcm^2 摩擦力矩 Mr= 0.02mNm。
alpha = -1e-10 Nm/(rad/s)^2 则只要将上述模型建立负载转矩与电机转速的 关系，可以得到电风扇的仿真模型。
电风扇的Simulink仿真模型
PS Gain的值取为-1e-10
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。 永磁直流电机会向无刷化方向发展，应用于更 多的科技领域。
三.永磁直流电机调速特性
由转速公式：
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
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.永磁直流电机调速
1.基本结构
机壳 定子 磁钢 机械支撑部分 转子冲片/绝缘 直流电机 轴承
磁钢支架
转子
漆包线
换向器 机械支撑部分 碳刷 转轴 轴套
端盖
EMC组件 机械支撑部分 端盖 轴承 碳刷支架
1.基本结构-爆炸图
2.工作原理
F=BlI B—磁通密度; L—通电导体长度； I —导体中电流； F方向—左手定则.
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
电机电流曲线 电机转速曲线
1. 改变电源自文库供给电压
降低负载，将 Final aule值改 为-2e-3
1. 改变电机供给电压
电机电流曲线 电机转速曲线
2. 改变电机外负载
某些电机的负载转矩取决于电机的转速。 如电风扇的负载转矩为alpha*speed^2 。
谢谢大家
2.调压调速
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 调速特性： 转速下降，机械特性曲线平行下移。
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 永磁电机中永磁材料的磁场是恒定的，因此永磁电机 电压调整率差，调速也一般通过改变电枢电压/电流来 实现 受材料限制，永磁电机以微型和小容量为主
二.永磁直流电机的机械特性
机械特性是指控制电压恒定时，电机的转速随转矩变化的关系
转速公式：
U n0 a Ke
机械特性曲线与 纵轴的交点为电磁转 矩等于零时电动机的 理想空载转速 n0 (idleno load)
Tk
Kt Ua Ra
机械特性曲线与 横轴的交点为电机堵 转时(n=0)的转矩，即 电动机的堵转矩 Tk(locked torque)