直流电动机中的箝位效应——兼论无刷直流电动机之实质

无刷直流电动机的出现,使得直流电动机与同步电动机的区别变得模糊了.直流电动机和同步电动机的关键,在于电枢磁动势与直流励磁的磁极之间存在着不同的特定关系.直流电动机中电枢磁动势的轴线位置是由电刷位置决定的,电刷具有箝位的功能.发生在直流电动机内的自控变频作用也是箝位效应的直接结果,直流电动机的优良控制性能与箝位效应的存在密切相关.同步电动机只有接至恒频电源才能稳定运转,同步电动机的特征是功角容易变动,在运行中经常出现转子失步,这与它不存在箝位效应有关.无刷直流电动机中的位置传感器代替了电刷的箝位功能,使得其电机本体内同样存在着箝位效应,它完全没有同步电动机的性能行为.     

"自控变频同步电机"系统中的交流电机是箝位电动机

针对直流电动机中电枢磁动势的轴线位置由电刷决定的特征,提出了箝位概念,指出自控变频乃是箝位效应的直接后果。对作为电机类型名称的"同步"一词之含义作了明确地阐述,同步电动机是无箝位电动机,稳定运行的同步电动机内频率与本机转速之间的因果关系是以恒定的频率为因。直流电动机是箝位电动机,箝位效应使直流电动机中频率与转速的因果关系颠倒成以易变的转速为因,直流电动机具有优良的控制性能以及无振荡的特性都与箝位的存在密切相关。"自控变频同步电机"系统中的电动机应是交流箝位电动机,而不是同步电动机。     

“自控变频同步电机”系统中的交流电机是箝位电动机

针对直流电动机中电枢磁动势的轴线位置由电刷决定的特征，提出了箝位概念，指出自控变频乃是箝位效应的直接后果。对作为电机类型名称的“同步”一词之含义作了明确地阐述，同步电动机是无箝位电动机，稳定运行的同步电动机内频率与本机转速之间的因果关系是以恒定的频率为因。直流电动机是箝位电动机，箝位效应使直流电动机中频率与转速的因果关系颠倒成以易变的转速为因，直流电动机具有优良的控制性能以及无振荡的特性都与箝位的存在密切相关。“自控变频同步电机”系统中的电动机应是交流箝位电动机，而不是同步电动机。     

存在箝位效应的直流和交流电动机

直流电动机中的电刷能够指示直流励磁磁极的位置,又可以控制电枢电流的相位,直流电动机应是箝位电动机。本文通过理论分析阐明了箝位效应与直流电动机性能特征之间的关系。箝位和同步是两种不同的运行特征,具有直流励磁磁极的电动机可以据此分成两类型电动机。自控式"同步电动机"是用磁极位置传感器接替原直流电动机中的电刷及其箝位功能并对三相电枢电流之相位直接控制的箝位电动机,而矢量变换控制的"同步电动机"实际上是间接控制三相电枢电流相位的箝位电动机。     

正弦交流广义直流电动机的运行机制及控制性能

为建立广义直流电动机的基础理论,本文从电动机的运行机制着手研究。直流电动机遵循自控变频的运行机制,同步电动机存在瞬态摆振的运行机制。自控变频、电枢电流相位自控和气隙磁场箝位乃分别表现在电动机电路上和电动机气隙中性质统一的电磁现象,而气隙磁场箝位则是以交流馈电的广义直流电动机和近代直流电动机运行中共存的磁场特征,可视为直流电动机的类型标志。同步电动机介入磁极位置检测必在气隙中形成磁场箝位,表明其已转型为广义直流电动机了。正弦交流电动机本体的矢量控制在原理上就与直流电动机的电磁转矩控制完全一致。     

基于有限元法的直流串励变桨电动机设计

针对直流串励变桨电动机要求体积小、重量轻和过载能力强的特点,合理设计电机结构并较为准确地计算气隙磁场的大小尤其关键.该文采用有限元方法代替传统磁路方法计算,并利用实例进行分析直流串励电动机的气隙磁场.     

不等厚磁极对永磁直流电动机电枢反应的影响

为了研究不等厚磁极结构对永磁直流电动机电枢反应和性能的影响,通过建立瞬态电磁场模型,利用时步有限元法对气隙磁场进行了计算.在此基础上,分析了不等厚磁极对抑制气隙磁场畸变和改善换向的效果.结果表明,采用不等厚磁极可以抑制气隙磁场畸变,减小电位差火化,但并不能降低换向区域的气隙磁密,起不到改善换向的作用.     

基于箝位原理的无换向器电动机

许多文献称无换向器电动机内的电机本体为同步电机,并已把无换向器电动机纳入自控变频同步电机之中。本文指出无换向器电动机中存在着箝位效应,兼评《中国电气工程大典》中相关内容的编排。同步电动机中不存在箝位效应,根据对箝位原理的认识,无换向器电动机与同步电动机是不同类型的电机而与直流电动机应是同类型电机。     

直流电动机之未来:因循守旧抑或突破成规

直流电动机的优越性能是如何生成的,关键在于直流电动机实质上是一种无失步问题的自控变频电动机。认为直流电动机无电刷、换向器之后纵使保留自控变频措施亦已同步电机化的观点是一种误解。直流电动机中的自控逆变器原系电刷与换向器但不会墨守成规,未来的直流电动机将采取静止自控变频器,从而与传统的有刷直流电动机一起形成崭新的箝位电动机一簇。     

永磁直流电动机气隙磁场的解析计算

换向性能计算因气隙磁场的复杂性而成为永磁直流电动机设计计算的难点之一。本文考虑电刷偏移的影响, 建立了空载磁场和电枢反应磁场的计算模型, 导出了电枢表面气隙磁场的解析表达式, 据此进行换向性能计算, 使这一问题的解决成为可能     

永磁无刷直流电动机电枢反应的分析

大功率永磁无刷直流电动机的电枢反应对电机性能影响非常大,不能忽略.本文分析了永磁无刷直流电动机的电枢反应及其对气隙磁场和反电势的影响,指出叠加原理在分析反电势时已不再适用;通过磁场数值分析及实验对比,发现电枢反应使气隙磁场发生的畸变会导致磁路局部饱和,它是影响电机性能的主要因素,并由此提出了在设计中抑制电枢反应q轴分量影响的方法.     

气隙磁场波形及磁瓦充磁方式对无刷直流电动机性能的影响

对比研究了梯形（或方波）气隙磁场与正弦气隙磁场对无刷直流电动机若干性能的影响，指出在不作PWM电流调制时正弦磁场更适合于无刷直流电动机，并且在使用表面粘贴磁瓦时平行充磁优于径向（辐射）充磁。     

耦合电路法推导直流电动机电动势平衡方程

在各种关于电机学的教材中,变压器、直流电动机、异步电动机、无阻尼绕组凸极同步电机这四大类电机的稳态电动势方程式都是根据合成磁场理论的推导而来,而动态过程则适合采用电工理论中的耦合电路方法进行分析.实际上通过耦合电路法同样可以推导出上述四类电机的的电动势平衡方程.采用耦合电路法对直流电动机的稳态电动平衡方程式进行了详细的推导,所得到的结果与用合成磁场建立的电压方程一致.     

印制绕组直流电动机用永磁材料的选择

印刷制绕组直流电动机有一个圆盘形无铁心电枢,在多极的轴向磁场中旋转,电机气隙由于包括电枢厚度而较普通电机气隙大。本文探讨了电机在不同功率、用途以制造工艺和电机成本等情况下如何正确合理选择磁性材料。     

无刷直流电动机气隙磁场及电磁转矩的分析计算

用解析和数值两种方法分析计算了考虑齿槽影响时,永磁无刷直流电动机空载和负载时的气隙磁场,给出了转子不同位置时电动机的磁场分布图和静态特性曲线。其结果为该种电动机和其控制系统的设计提供了参考。     

宽调速直流伺服电动机磁路结构及计算

宽调速直流伺服电动机是采用铁氧体磁钢励磁，并组成凸极和隐极相结合的特殊磁路，用以提高气隙磁通密度。本文分析推导电机空载下磁路解析计算公式，并用图解法求解电机在负载时气隙磁场变化。     

汽车风机用单相无刷直流电动机性能分析

该文介绍了风轮风量的调节方式和单相无刷直流电动机的调速方式,分析了风轮与单相无刷直流电动机的匹配。对某汽车风机用单相无刷直流电动机的静态磁场和齿槽转矩进行了有限元仿真,对电机空载转速-电压关系曲线进行了仿真和测试,测试了风机系统的效率。分析和测试表明不均匀气隙有效克服了单相无刷直流电动机的起动死点,采用电动机调压调速实现风量的调节有利于节能,该电动机与风轮匹配较好,使风机工作速度范围内保持了较高的系统效率。     

直流电动机测试中的一些问题

直流电动机在磁场一定的情况下,反电势系数Ｋｅ是不变的。即无论电枢电压高低,也不论空载或负载,电动机在一定磁场下单位转速产生的反电势值是恒定的。有了这个前提,测试直流电动机电枢动态电阻就变得极为方便。我们知道,直流电动机电枢电压平衡方程式为：Ｕ＝Ｅ＋Ｉ...     

改善复励直流电动机稳定运行的方法

本文通过对直流电动机的电枢及励磁电路改进,减小了直流电动机串励磁场方向与主磁场方向不一致运行时的影响,实验结果表明,改进后的电动机,在电源极性变化时,也能够运行。     

无齿槽无刷直流电动机气隙磁密有限元分析

从分析无刷直流电动机(BLDCM)转矩波动的原因出发,比较了有齿槽和无齿槽无刷直流电动机的结构,用有限元方法对有齿槽和无齿槽无刷直流电动机的气隙磁场进行了分析;分析结果表明无齿槽BLDCM具有一系列特点,为进一步分析此类电机的性能及其结构提供了依据。