永磁直流系列电机测试培训教材共32页文档
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永磁直流电机培训
滚动轴承可以将出轴紧密固定，因此其带 载能力更高、窜动量更小，特别是径向带 载能力的提高尤为显著，通过预加载后， 甚至可以完全消除轴向窜动。
18,Dec 2009
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12
基本结构-EMC组件
作用：主要是由于电机运行时产生的瞬态电压或电流（主要是换向时造成转子线圈电流不 平衡，导致电机的接触压降不同）产生的。 现在我们的直流电机遇到了越来越多的EMC问题，越来越高的EMC等级要求，如汽车项目中 按照CISPR25要求,所有的OEM客户都在不断地提高等级。 电机的干扰分为传导和辐射，最重要的是解决传导干扰 很多的项目证明，解决了传导干扰问题基本上就解决了辐射问题
优点
缺点
价格
一般 外形
18,Dec 2009
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8
基本结构-转子冲片/绝缘/漆包线
作用：转子槽中有电枢绕组,当电枢绕组通电时,就会在励磁作用下旋转. 转子冲片一般由硅钢片冲制。制造厂进行叠压后形成转子铁芯，根据不同的产品需要设计不 同的槽数，是否为斜槽等。 漆包线的主要是铜材，导电率比较低，发热小，连接可靠，现在也有用铝线和铜包铝等线圈， 对我们当前的产品来看，现在还没有能够到达可靠要求的工艺装备。 绝缘是保证绕组对铁芯的绝缘，是电机主要绝缘部分，分为熔槽绝缘，塑料绝缘，绝缘纸绝 缘等。
18,Dec 2009
/user/index
4
基本结构-爆炸图
18,Dec 2009
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5
基本结构-机壳1
作用：1）机械支撑左右；2）主磁极的一部分
类型
深拉伸冲压
卷制机壳
车加工机壳
优点
加工速度快,适合批量生产
簧片式结构
永磁直流电动机开发培训资料一
七、设计和工艺的薄弱点及采取的措施 （如某些结构的电机振动和噪声问题怎样解决） 八、相关的经验和教训 九、总结：将以上工程计算和模拟的结果以及所有 适用标准或性能以benchmark形式把以上电机概念 设计同样品电机或类似电机进行对比
Development Process
A DIVISION OF LEGGETT & PLATT INCORPORATED
培 训 目的
一、培训目的要明确，目标明确，瞄准目标，用对 技能，才能一靶中的。
二、此次培训目的是： 1.加强学员们关于永磁直流电动机的理论知识； 2.增强学员们用理论指导实践，用实践丰富理论的 能力； 3.提高学员们永磁直流电动机设计和开发能力； 4.提高学员们的工作效率； 5.减少或杜绝后期更改（少走弯路） 。
3.1 直流电动机的工作原理（4）
(C) 法拉第（英国）电磁感应 定律
如果线圈中流过电流，则在
与线圈交链的方向上产生磁通，
并且磁通与交链的线圈产生电动 势。
(D) 毕奥-萨伐尔（法国）定律 电流周围产生磁场和这个电
流之间的关系是：当匝数为N的 线圈中流过i(A)的电流时，则有 Ni=BL/μ=HL。式中的B为磁感 应强度(T)， L为磁路长度(m)， μ为磁导率(H/m)， H为磁场强 度(A/m)。
Head rest Motor
DEVELOPING
Motor Application
Oil Pump Motor
Window Lift /Sunroof A DIVISION OF LEGGETT & PDLAETVT IENCLOORPPOIRNATGED
DEVELOPING
DEVELOPING
5
PMDC Motor Training–Xinfa Zhang-2009
Development Process
A DIVISION OF LEGGETT & PLATT INCORPORATED
培 训 目的
一、培训目的要明确，目标明确，瞄准目标，用对 技能，才能一靶中的。
二、此次培训目的是： 1.加强学员们关于永磁直流电动机的理论知识； 2.增强学员们用理论指导实践，用实践丰富理论的 能力； 3.提高学员们永磁直流电动机设计和开发能力； 4.提高学员们的工作效率； 5.减少或杜绝后期更改（少走弯路） 。
3.1 直流电动机的工作原理（4）
(C) 法拉第（英国）电磁感应 定律
如果线圈中流过电流，则在
与线圈交链的方向上产生磁通，
并且磁通与交链的线圈产生电动 势。
(D) 毕奥-萨伐尔（法国）定律 电流周围产生磁场和这个电
流之间的关系是：当匝数为N的 线圈中流过i(A)的电流时，则有 Ni=BL/μ=HL。式中的B为磁感 应强度(T)， L为磁路长度(m)， μ为磁导率(H/m)， H为磁场强 度(A/m)。
Head rest Motor
DEVELOPING
Motor Application
Oil Pump Motor
Window Lift /Sunroof A DIVISION OF LEGGETT & PDLAETVT IENCLOORPPOIRNATGED
DEVELOPING
DEVELOPING
5
PMDC Motor Training–Xinfa Zhang-2009
直流电机培训资料.32页PPT
直流电机培训资料.
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称
永磁直流电动机开发培训资料二
Tem
pN ΦI a CT ΦI a 2 πa
Ea
pN Φn C e Φn 60 a
由上分析可知，电枢绕组在直流电机中起着重要的作 用。电机中能量的变换就是通过电枢绕组而实现的。而电 枢绕组的结构对电机基本参数和性能都有影响，因此对电 枢绕组提出了一定的要求，这就是在允许通过规定的电流 和产生足够的电动势的前提下，尽可能地节省材料并且要 结构简单、运行可靠。
S K 16 的直流电机
1. 绕组的节距
Qu 16 y1 4 2p 4 y yk 1 y 2 y y 1 3
y和 y 1 是正数，表示是向由的跨距，y 2 是负数，表 示是向左的跨距， y k 为1，表示是单叠绕组，取 正数表示元件联结顺序是从左向右，构成一个右 行绕组。若 y k 取-1，则联成一个左行绕组，但一 般不用。
上堂课主要内容回顾：
Ea pN Φn C e Φn 60 a pN ΦI a CT ΦI a 2 πa
N Lav Ra sa ( 2a )2
Pem Tem Ea I a
Tem
E1 BLv f 1 BБайду номын сангаасI
N Ia A Da 2a p fw
U Ea I a ( Ra Ri ) Ub P 1P em pCua pCui pb Pem P2 pFe p fw
pyk K 1
因此，单波绕组元件的换向器节距
K 1 yk p
式中正负号的选择，首先要满足 y k 是一个整数。当取负 号时，绕组联结成为左行绕组，取正号时，可得右行绕组。在 取正负号都能得到整数的 y k 时，一般都取负号，这时端接可 稍微短些。由上式可以看出，两个相串联的元件，虽然处在相 同极性的磁极下面，但它们在磁场中的相对位置，实际上是不 相同的。这时因为，这两个元件之间相距的虚槽数为
直流电机培训教材
七、直流电动机----------------------------------------------------261、永磁直流电动机-----------------------------------------------262、无刷直流电动机-----------------------------------------------271）无刷直流电机的组成-----------------------------------------272）工作原理--------------------------------------------------------283）电机调速--------------------------------------------------------314）PWM 调速的实现---------------------------------------------325）应用--------------------------------------------------------------33电流随时间变化，产生磁势和磁场在空间旋转，旋转速度由电源频率f 和电机极数P 决定。
f pn 602⨯= 式中n ——旋转磁转速（r/min ）P ——电机极数f ——电源频率（Hz ）在单相电机中，由于单相绕组产生的使脉振磁场，电机没有起动一、 直流电动机直流电动机分有刷直流电动机和无刷直流电动机，有刷直流电动机又分为励磁式直流电动机和永磁直流电动机。
在工作原理上永磁直流电机与励磁式直流电动机是相同的。
下面主要以永磁式直流电动机与无刷直流电动机进行简要介绍。
1. 永磁直流电动机高、噪音低、调速范围宽、调速精度高、振动小、寿命长等优点。
下面就空调用无刷直流电机的组成及工作原理作简要介绍：（1）无刷直流电机的组成：直流电机本体：定子部分主要采用集中式绕组，根据控制方式的不同，绕组相数有单相、二相、三相、四相等结构，用得最多的是三相绕组结构，绕组的接法有星形接法和环形接法两种，绝大部分绕组采用星形接法。
《永磁直流电机》课件
航空航天
在航空航天领域，永磁直流电机具有较高的 可靠性和稳定性，适用于各种特殊环境下的 驱动需求。
未来发展方向与挑战
01
长寿命与可靠性
提高永磁直流电机的寿命和可靠 性，以满足各种严苛环境下的应 用需求。
能效与环保
02
03
智能化与网络化
降低永磁直流电机的能耗，实现 绿色、低碳的能源利用，符合可 持续发展的要求。
磁铁可以通过充磁机进行充磁，使磁 性得到加强。
磁铁通常以粘接或烧结的方式固定在 转子上，以产生稳定的磁场。
其他组件
电刷和刷握
01
电刷和刷握是永磁直流电机中用于导电的部分，电刷通过刷握
与转子接触，将电流引入转子绕组。
轴承
02
轴承是永磁直流电机中支撑转子的部分，通常使用滚动轴承或
滑动轴承。
散热系统
03
《永磁流电机的结构与组成 • 永磁直流电机的工作特性 • 永磁直流电机的设计与优化 • 永磁直流电机的维护与保养 • 永磁直流电机的发展趋势与未来展望
01
永磁直流电机概述
定义与工作原理
定义
永磁直流电机是一种利用永久磁体产生磁场，通过换向器实现电流换向，从而 产生旋转运动的电机。
05
永磁直流电机的维护 与保养
使用注意事项
01 确保电机工作环境清洁，防止灰尘和杂物 进入电机内部。
02 定期检查电机接线是否松动，确保电机正 常工作。
03
避免电机过载运行，以免造成电机损坏。
04
电机应安装在平稳的基座上，确保运行稳 定。
常见故障与排除方法
01
02
03
04
电机无法启动
检查电源是否正常，电机接线 是否牢固，排除机械卡阻等问
在航空航天领域，永磁直流电机具有较高的 可靠性和稳定性，适用于各种特殊环境下的 驱动需求。
未来发展方向与挑战
01
长寿命与可靠性
提高永磁直流电机的寿命和可靠 性，以满足各种严苛环境下的应 用需求。
能效与环保
02
03
智能化与网络化
降低永磁直流电机的能耗，实现 绿色、低碳的能源利用，符合可 持续发展的要求。
磁铁可以通过充磁机进行充磁，使磁 性得到加强。
磁铁通常以粘接或烧结的方式固定在 转子上，以产生稳定的磁场。
其他组件
电刷和刷握
01
电刷和刷握是永磁直流电机中用于导电的部分，电刷通过刷握
与转子接触，将电流引入转子绕组。
轴承
02
轴承是永磁直流电机中支撑转子的部分，通常使用滚动轴承或
滑动轴承。
散热系统
03
《永磁流电机的结构与组成 • 永磁直流电机的工作特性 • 永磁直流电机的设计与优化 • 永磁直流电机的维护与保养 • 永磁直流电机的发展趋势与未来展望
01
永磁直流电机概述
定义与工作原理
定义
永磁直流电机是一种利用永久磁体产生磁场，通过换向器实现电流换向，从而 产生旋转运动的电机。
05
永磁直流电机的维护 与保养
使用注意事项
01 确保电机工作环境清洁，防止灰尘和杂物 进入电机内部。
02 定期检查电机接线是否松动，确保电机正 常工作。
03
避免电机过载运行，以免造成电机损坏。
04
电机应安装在平稳的基座上，确保运行稳 定。
常见故障与排除方法
01
02
03
04
电机无法启动
检查电源是否正常，电机接线 是否牢固，排除机械卡阻等问
永磁直流电机课件
Tk
Kt Ra
Ua
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
永磁直流电机课件
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
永磁直流电机课件
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 ；
端盖 轴承
碳刷支架
永磁直流电机课件
1.基本结构-爆炸图
永磁直流电机课件
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.
永磁直流电机课件
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：
n0
Ua 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
关系，可以得到电风扇的仿真模型。
永磁直流电机课件
电风扇的Simulink仿真模型
PS Gain的值取为-1e-10
永磁直流电机课件
3. 改变电机外负载
电机电流曲线
电机转速曲线
永磁直流电机课件
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。
永磁直流电机课件
谢谢大家
永磁直流电机课件
永磁直流电机课件
五.永磁直流电机仿真结果
电机电流曲线
电机转速曲线
永磁直流电机课件
五.修改模型
永磁同步电动机教材PPT课件
1用可控整流调压逆变器调频的交直交变频器2用不可控整流器整流用斩波器调压再用逆变器调频的交直交变频器3用不可控整流器整流用pwm逆变器同时调压调频的交直交变频器4用pwm可控整流器整流用pwm逆变器同时调压调频的交直交变频器当二次电子数最少为一个时可代替初始电子的作用继续不断从阴极发出电子形成不依赖外界因素的初始电子从而产生自持放电
E 4.44 f W k Φ • 对一台电机，其1 结构参数确定，则1有 1 W1 m
E • 说明只要协调地控制 、 ，即可1 达到控制气隙磁通 的目的。但由于电机绝缘和供 Φ 电电源的限制，电机运m行频率在基频以下及基频以上调速时须采取不同的控制方式。
f1
E1 f1 Φm
第26页/共77页
1. 基频以下调速
• 在变频调速系统中，由变频器提供给电机的频率变 化的电压或电流激励均是非正弦的，除基波外，还 包含大量的谐波。分析表明，决定感应电机变频运 行特性的主要还是基波，谐波分量只起着使电机电 压或电流畸变、产生谐波损耗、恶化力能指标、引 起转矩脉动的作用。
第24页/共77页
变频调速的基本控制方式
• 若希望一台感应电机获得良好的运行性能、力能指标，必须保持其磁路工作点稳定不变，
• 永磁同步电动机与感应电动机相比，不需要无功励磁电流可以显著提高功率因数(可达 到1、甚至容性)，减少了定子电流和定子电阻损耗，而且在稳定运行时没有转子电阻损 耗，进而可以因总损耗降低而减小风扇(小容量电机甚至可以去掉风扇)和相应的风摩损 耗，从而使其效率比同规格感应电动机可提高2—8个百分点。
第2页/共77页
即保持每极磁通量 额定不变。因为若 太强，电机磁路饱和，励磁电流、励磁损耗
及发热增大；若太弱，电机力能指标下降，电机出力不够，铁芯也未充分利用。换句话
E 4.44 f W k Φ • 对一台电机，其1 结构参数确定，则1有 1 W1 m
E • 说明只要协调地控制 、 ，即可1 达到控制气隙磁通 的目的。但由于电机绝缘和供 Φ 电电源的限制，电机运m行频率在基频以下及基频以上调速时须采取不同的控制方式。
f1
E1 f1 Φm
第26页/共77页
1. 基频以下调速
• 在变频调速系统中，由变频器提供给电机的频率变 化的电压或电流激励均是非正弦的，除基波外，还 包含大量的谐波。分析表明，决定感应电机变频运 行特性的主要还是基波，谐波分量只起着使电机电 压或电流畸变、产生谐波损耗、恶化力能指标、引 起转矩脉动的作用。
第24页/共77页
变频调速的基本控制方式
• 若希望一台感应电机获得良好的运行性能、力能指标，必须保持其磁路工作点稳定不变，
• 永磁同步电动机与感应电动机相比，不需要无功励磁电流可以显著提高功率因数(可达 到1、甚至容性)，减少了定子电流和定子电阻损耗，而且在稳定运行时没有转子电阻损 耗，进而可以因总损耗降低而减小风扇(小容量电机甚至可以去掉风扇)和相应的风摩损 耗，从而使其效率比同规格感应电动机可提高2—8个百分点。
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即保持每极磁通量 额定不变。因为若 太强，电机磁路饱和，励磁电流、励磁损耗
及发热增大；若太弱，电机力能指标下降，电机出力不够，铁芯也未充分利用。换句话
直流电机培训资料 ppt课件
直流电机培训资料
4
直流电机的分类
1、直流电机按励磁方式分为他励和自励。 2、作为发电机运行时，自励是指发电机的励磁所需的励 磁电流由该电机本身电枢供给。他励是指励磁电流由另 外的电源供给，与电枢电路没有电的连接。
自励发电机按励磁绕组与电枢连接方式的不同而分为 并励、串励、复励。 （1）并励发电机的励磁绕组与电枢并联。 （2）串励发电机的励磁绕组与电枢串联。 （3）复励发电机既有并励绕组又有串励绕组套在同一 主极铁心上。
10
直流电机的常用起动方法
二、电枢电路串变阻器起动：
1、串变阻器起动：是指在起动过程中，在电枢电路串接 可变电阻，以限制起动电流。一般在转速上升过程中逐 步切除电阻，把电流限制在允许范围内，并使电机转速 在较小的波动下上升，在不太长时间内起动完毕。 2、串变阻器起动的优点：所需起动设备不多。 3、串变阻器起动的缺点：在起动过程中消耗大量的电能， 很不经济。
一、能耗制动：
1、能耗制动：
是利用电动机从电网断开以后机组的动能产生电磁制 动力矩。
2、物理过程：
进行能耗制动时，保持励磁电流不变而将电枢两端从 电网断开，并立即把它接在一个制动电阻上。这时电机 中仍有磁场，转子因惯性仍在继续旋转，因此变成一台 他励发电机，向制动电阻供电。和通常发电机一样，此 时电磁转矩的方向同电枢旋转方向相反而起制动作用。 一直到把机组储藏的动能完全消耗在制动电阻和机组本 身的损耗上时，机组就停止转动，故称能耗制动。
可见，当励磁电流不变时，改变电枢端电压，即可改变 电动机的转速。提高端电压，电动机的转速便升高。
缺点：需要专用电源。
直流电机培训资料
17
直流电动机的调速
4、改变串入电枢回路中的电阻调速：
JMAG标准培训教程——永磁电机PPT课件
空载绕组磁链
第41页/共43页
齿槽转矩计算
第42页/共43页
感谢您的观看！
第43页/共43页
第32页/共43页
求解设置——步长设置
第33页/共43页
求解设置——运行
第34页/共43页
求解设置——过程监控
第35页/共43页
结果显示
第36页/共43页
空载磁力线与磁密云图
第37页/共43页
空载磁力线与磁密云图
第38页/共43页
磁矢量图
第39页/共43页
空载反电势波形
第40页/共43页
操作步骤
• 模型说明 • 创建几何模型 • 定义材料 • 定义条件 • 定义电路 • Mesh • 求解 • 结果显示
第1页/共43页
模型整体介绍
模型：为三相四极24槽的 永磁电机。
求解：基本电磁计算(空载）
第2页/共43页
几何模型
模型从外部导入 采用Geometry
editor 采用Geometry link
电路设置——基本器件
第25页/共43页
电路设置——快捷器件
第26页/共43页
电路设置——快捷器件
第27页/共43页
电路设置——空载电路设置
第28页/共43页
电路设置——绕组匝数设置
第29页/共43页
网格设置——自动网格划分
第30页/共43页
网格设置——局部网格加密
第31页/共43页
网格设置——网格显示
第9页/共43页
可以直接打开的格式
第10页/共43页
采用Motor Template功能
第11页/共43页
Motor Template 界面