日期：2022-07-29 13:56:55瀏覽量：83143
減速電機控制采用永磁體生成電機的磁場，不需要勵磁線圈或勵磁電流，效率高，結構簡單，是一種良好的節(jié)能電機。隨著高性能永磁材料的出現(xiàn)和控制技術的快速發(fā)展，減速電機控制的應用將變得更加廣泛。
減速電機控制的發(fā)展與永磁材料的發(fā)展密切相關。中國是世界上第一個發(fā)現(xiàn)永磁材料的磁性特性并將其應用于實踐的國家。2000多年前，中國利用永磁材料的磁性特性制作了一個指南針.軍事等領域發(fā)揮了巨大的作用，成為中國古代四大發(fā)明之一。
19世紀20年代出現(xiàn)的世界上第一臺電機是永磁體產(chǎn)生勵磁磁場的減速電機控制。但當時使用的永磁材料是天然磁鐵礦石（Fe3O4)，磁能密度很低，由其制成的電機體積巨大，很快被電勵磁電機所取代。
隨著各種電機的快速發(fā)展和電流充電器的發(fā)明，永磁材料的機理.深入研究了組成和制造技術，發(fā)現(xiàn)了碳鋼.鎢鋼(最大磁能2).7kJ/m3）.最大磁能積7.2kJ/m3)各種永磁材料。尤其是20世紀30年代出現(xiàn)的鋁鎳鈷永磁(最大磁能積可達85kJ/m3)和鐵氧體永磁(最大磁能積累可達到40kJ/m3)，磁性能有了很大的提高，各種微型和小型電機都使用了永磁體勵磁。減速電機控制的功率從幾毫瓦到幾十千瓦不等. 減速電機控制廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活，產(chǎn)量急劇增加。因此，在此期間，減速電機控制的設計理論.計算方法.充磁和制造技術也取得了突破，形成了以永磁體工作圖解法為代表的一套分析研究方法。但是，鋁鎳鈷永磁的矯頑力較低(36~160)kA/m），鐵氧體永磁密度不高(0).2～0.44T），限制其在電機中的應用范圍。直到20世紀60年代和80年代，稀土鈷永磁和釹鐵硼永磁(統(tǒng)稱稀土永磁)相繼出現(xiàn)，其高剩磁密度相繼出現(xiàn).高矯頑力.高磁能積和線性退磁曲線的優(yōu)異磁性特別適用于電機的制造，使減速電機控制的發(fā)展進入一個新的歷史時期。
與傳統(tǒng)的勵磁電機相比，減速電機控制，特別是稀土減速電機控制減速電機控制結構簡單，操作可靠，體積小，質(zhì)量輕，損耗小，效率高，電機的形狀和尺寸可以靈活多樣。因此，應用范圍非常廣泛，幾乎遍布航空航天.國防.各個領域的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活。下面介紹幾種典型減速電機控制及其主要應用的主要特點。
1.與傳統(tǒng)發(fā)電機相比，永磁同步發(fā)電機不需要集電環(huán)和電刷裝置，結構簡單，降低了故障率。使用稀土永磁鐵后，還可以增加氣隙磁密度，將電機轉速提高到最佳值，提高功率質(zhì)量比。當代航空.幾乎所有的航空航天發(fā)電機都使用稀土永磁發(fā)電機。其典型產(chǎn)品由美國通用電氣氣公司生產(chǎn)的150kVA14極12000r/min～21000r/min和100kVA60000r/min稀土鈷永磁同步發(fā)電機。中國開發(fā)的第一臺稀土減速電機控制是3kW20000r/min永磁減速電機控制發(fā)電機。
永磁發(fā)電機也被用作大型汽輪發(fā)電機的輔助勵磁機。20世紀80年代，中國成功發(fā)展了世界上最大的40臺發(fā)電機kVA～160kVA配備2000稀土永磁副勵磁機MW～600MW大大提高了汽輪發(fā)電機后電站運行的可靠性。
目前，內(nèi)燃機用于獨立電源驅動小型發(fā)電機.汽車永磁發(fā)電機.小型永磁風力發(fā)電機由風輪直接驅動，正在逐步推廣。
2.與感應電機相比，高效永磁同步電機永磁同步電機不需要無功勵磁電流，可顯著提高功率因數(shù)（可達到1，甚至可容性），降低定子電流和定子電阻損耗，穩(wěn)定運行時無轉子銅消耗，從而減少風扇（小容量電機甚至可以去除風扇）和相應的空氣摩擦損耗，其效率可比同規(guī)格感應電機提高2~8個百分點。此外，永磁同步電機可以在25%~120%的額定負載范圍內(nèi)保持較高的效率和功率因數(shù)，使輕載運行時的節(jié)能效果更加顯著。這種電機通常在轉子上設置起動繞組，并能在一定頻率和電壓下直接起動。目前，它主要用于油田.紡織化纖工業(yè).陶瓷玻璃行業(yè)和風機水泵年運行時間長。
在油田應用中，我國自主開發(fā)的高效高啟動轉矩釹鐵硼永磁同步電機可以解決“大馬拉小車”問題是，起動轉矩比感應電機大50%~100%，可以代替大一個座號的感應電機，節(jié)電率約為20%。
紡織化纖行業(yè)負載轉動慣性大，需要高牽引力矩。合理設計永磁同步電機的空載漏磁系數(shù).凸極比.轉子電阻.永磁體尺寸和定子繞組匝數(shù)可以提高減速電機控制的牽引性能，促使其應用于新型紡織和化纖行業(yè)。
大型電站.礦山.石油.化工等行業(yè)使用的數(shù)百千瓦和兆瓦風機.泵電機是一個能耗大的家庭，目前使用的電機效率和功率因數(shù)較低。采用釹鐵硼永磁不僅提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)約了能源，而且具有無刷結構，提高了運行的可靠性。目前1120kW永磁同步電機是世界上最大的異步啟動高效稀土減速電機控制，效率高于96.5%(同規(guī)格電機效率為95%).94，可以代替比它大1~2個功率等級的普通電機。3.交流伺服減速電機控制和無刷直流減速電機控制現(xiàn)在越來越多地使用變頻電源和交流電機來取代直流電機調(diào)速系統(tǒng)。在交流電動機中，永磁同步電動機的轉速在穩(wěn)定運行時與電源頻率保持恒定的關系，使其能夠直接用于開環(huán)的變頻調(diào)速系統(tǒng)。這種類型的電機通常是由變頻器頻率逐漸增加而起動的，在轉子上不能設置起動繞組，而且省去了電刷和換向器，維護方便。
變頻器提供的永磁同步電機和轉子位置閉環(huán)控制系統(tǒng)構成了自同步減速電機控制，不僅具有電勵磁直流電機的優(yōu)良調(diào)速性能，而且實現(xiàn)了無刷，主要用于高控制精度和高可靠性，如航空.航天.數(shù)控機床.加工中心.機器人.電動汽車.計算機外圍設備等。
已經(jīng)研制成寬調(diào)速范圍.釹鐵硼永磁同步電機和驅動系統(tǒng)具有高恒定功率調(diào)速比，調(diào)速比高達1:22500，極限速達到9000r/min。高效的永磁同步電機.小振動.低噪聲.電動汽車具有高扭矩密度的特點.機床等驅動裝置是最理想的電機。
隨著人們生活水平的不斷提高，對家用電器的要求越來越高。例如，家用空調(diào)不僅是一個很大的功耗，也是噪聲的主要來源。其發(fā)展趨勢是使用能夠無級調(diào)速的永磁無刷直流電機。它不僅可以根據(jù)室溫的變化自動調(diào)節(jié)到合適的速度，長時間運行，降低噪音和振動，使人感覺更舒適，而且比不調(diào)速的空調(diào)節(jié)電1/3。其他如冰箱.洗衣機.除塵器.風機等也逐漸轉向無刷直流電機。
4.永磁直流電機DC電機采用永磁勵磁后，不僅保留了DC電機良好的調(diào)速特性和機械特性，而且由于省略了勵磁繞組和勵磁損耗，結構工藝簡單.體積小.用銅量少.高效率的特點。因此，從家用電器.便攜式電子設備.永磁直流電機廣泛應用于電動工具的精密速度和位置傳動系統(tǒng)，具有良好的動態(tài)性能。5000W以下微型直流電機中，減速電機控制占92%，而10%W以下減速電機控制占99%以上。
目前，中國汽車工業(yè)發(fā)展迅速。汽車工業(yè)是減速電機控制的最大用戶。電機是汽車的關鍵部件。在一輛超級豪華汽車中，有70多臺不同用途的電機，其中大部分是低壓永磁直流微電機。.摩托車用起動機電機，采用釹鐵硼永磁和減速行星齒輪，可使起動機電機質(zhì)量降低一半。
減速電機控制的分類
減速電機控制種類繁多。根據(jù)電機的功能大致可以分為永久電機
