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微特電機論文:微型同步電動機簡介
 
 

      微型同步電動機與交流同步電動機一樣.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速恒為同步轉(zhuǎn)速。,使用在轉(zhuǎn)速要求恒定的裝置中,如電唱機、錄音機、電視設(shè)備、電鐘、時間機構(gòu)、記錄儀表裝置,陀螺儀等。
  微型同步電動機定子結(jié)構(gòu)與異步電動機定子一樣,有單相的,也有三相的。
  釘子繞組懂點后建立氣隙旋轉(zhuǎn)磁通勢。轉(zhuǎn)子的極數(shù)與定子極數(shù)相同,依據(jù)轉(zhuǎn)子不同的類型,微型同步電動機分成永磁式、反應(yīng)式和磁滯式等。
  1 永磁式微型同步電動機永磁式微型同步電動機的轉(zhuǎn)子是一個****磁鐵,N、S極沿著圓周方向交替  排列。當(dāng)電動機運行時,定子產(chǎn)生轉(zhuǎn)速為m的旋轉(zhuǎn)磁通勢,轉(zhuǎn)子則以m轉(zhuǎn)速隨之同步旋轉(zhuǎn),圖5.1所示為永磁式微型同步電動機永磁轉(zhuǎn)子,其中1為****磁鐵,2為啟動繞組。


  轉(zhuǎn)子****磁鐵磁力線與定子磁力線的夾角為θ,永磁式微型同步電動機電磁轉(zhuǎn)矩大小與sinθ成正比。當(dāng)θ=0°時,電磁轉(zhuǎn)矩T=O;當(dāng)θ=90。時.T=Tmax,T-θ曲線為正弦曲線永磁式微型同步電動機采用異步啟動.即在轉(zhuǎn)子上裝上鼠籠啟動繞組,在啟動過程中產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩啟動。待到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速n、旋轉(zhuǎn)磁通勢與轉(zhuǎn)子相對速度很小時.轉(zhuǎn)子被牽入同步.轉(zhuǎn)速升到n。在同步電動機運行時,鼠籠繞組不再起作用。
  2  .反應(yīng)式微型同步電動機反應(yīng)式微型同步電動機的轉(zhuǎn)子由鐵磁材料制成,其縱軸與橫軸方向的磁阻大小相差比較多,縱軸方向的磁阻最小.橫軸方向的磁阻****,縱軸與橫軸相差90°空間電角度。縱軸與定子磁極軸線夾角為θ,規(guī)定轉(zhuǎn)子縱軸逆時針方向****定子磁極軸線時,θ為正。
  轉(zhuǎn)子處于磁場中.其縱軸與橫軸磁阻不對稱時,磁通必然要走磁阻最小的路徑。圖5.2所示為轉(zhuǎn)子位置不同時磁通路徑的幾種情況。在磁場中,轉(zhuǎn)子受力。


  由于磁通的路徑不同,轉(zhuǎn)子受力的大小與方向也都不同,規(guī)定轉(zhuǎn)矩的逆時針方向為正。
  分析磁場力的方向可以采用電磁場課程中所講的法拉第力線的看法.形象的比喻就是把每根磁力線都看成為被拉長的橡皮筋,它有縱向收縮、橫向擴張的趨勢,由此對磁場中的導(dǎo)體或鐵磁體產(chǎn)生力的作用.即磁場力。按照這個方法,圖5.2(a)中,O°<目<90°時.定子與轉(zhuǎn)子之問的磁力線都有縱向收縮的趨勢,因此磁力線連著的定子和轉(zhuǎn)子沿著磁力線方向互相吸引,也就是轉(zhuǎn)子受到電磁轉(zhuǎn)矩丁的作用,方向為順時針.按照正方向規(guī)定,T<0。同理,圖5.2(b)中,θ=O°,被磁力線連著的定子和轉(zhuǎn)子互相吸引的電磁力方向在轉(zhuǎn)子縱軸上,因此  轉(zhuǎn)矩T一0。不言而喻.圖5.2(c)中,  90°<θ<0°,T>0;圖5·2(d)中-,θ=90。,T、=0。這種由于轉(zhuǎn)子橫、縱軸磁阻不對稱而使轉(zhuǎn)子在磁場中受到轉(zhuǎn)矩的作用,該轉(zhuǎn)矩稱為反應(yīng)轉(zhuǎn)矩,或稱為磁阻轉(zhuǎn)矩。該轉(zhuǎn)矩即為凸極同步電動機的凸極電磁轉(zhuǎn)矩。
  由于反應(yīng)轉(zhuǎn)矩的存在,定子磁通勢若以同步轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)時,轉(zhuǎn)子也隨之同步旋轉(zhuǎn)。反應(yīng)式微型同步電動機以n轉(zhuǎn)速負(fù)載運行時,其T一TL,也就是說θ的大小由負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL決定。
  反應(yīng)式微型同步電動機轉(zhuǎn)子上也裝有鼠籠繞組,用來啟動。同時鼠籠繞組還可以作為阻尼繞組,消除轉(zhuǎn)子的振蕩。圖5.3所示為不同形式的轉(zhuǎn)子沖片,沖片上的小圓孔內(nèi)系裝鼠籠條。


 3.   磁滯式微型同步電動機磁滯式同步電動機轉(zhuǎn)子由硬磁材料制造。
  硬磁材料的磁滯現(xiàn)象非常顯著,其磁滯回線寬、剩磁與矯頑力數(shù)值很大,反  映出硬磁材料化時,阻礙磁分子運行的相互間摩擦力甚大。鐵磁材料在交變磁化時,磁滯現(xiàn)象表現(xiàn)為B滯后于H一個時間角,如圖5.4所示。磁滯式同步電動機轉(zhuǎn)子,是處于旋轉(zhuǎn)磁化狀態(tài),磁滯現(xiàn)象表現(xiàn)為鐵磁材料的磁通勢滯后于外磁通勢一個空間角,具體分析如下:


  圖5.4中電機轉(zhuǎn)子是一個硬磁材料的實心轉(zhuǎn)子,大小不變的定子磁通勢在空間固定方向,轉(zhuǎn)子處于恒定磁化狀態(tài)。轉(zhuǎn)子上的磁分子沿定子磁通勢方向排列,轉(zhuǎn)子總磁通勢F與定子磁通φ方向一致,轉(zhuǎn)子受轉(zhuǎn)矩T—O。若定子磁通勢逆時針方向在空間旋轉(zhuǎn),如圖5.4(b)所示,轉(zhuǎn)子處于旋轉(zhuǎn)磁化狀態(tài),其上的磁分子都不停地改變方向,以使其磁通勢的方向與定子旋轉(zhuǎn)磁通勢的方向一致.但是磁分子旋轉(zhuǎn)時彼此甚大的摩擦力,使得它們不能及時跟上定子旋轉(zhuǎn)磁通勢的速度,而始終落后一個空間角度θc,這就是轉(zhuǎn)子磁通勢F與定子磁通西的空間夾角,稱作磁滯角。旋轉(zhuǎn)磁化時由于磁滯角存在,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩Tt≠O,是逆時針方向,稱為磁滯轉(zhuǎn)矩。磁滯式同步電動機啟動時,轉(zhuǎn)子之所以能隨定子旋轉(zhuǎn)磁通勢旋轉(zhuǎn)并達到同步轉(zhuǎn)速n,其原因就在于磁滯轉(zhuǎn)矩的存在。磁滯式同步電動機中,磁滯角θc的大小只取決于硬磁材料的磁化特性,與旋轉(zhuǎn)磁通勢的轉(zhuǎn)速無關(guān)。當(dāng)φ一定時.在O~n范圍內(nèi),θc與Tc都為常數(shù)。磁滯式同步電動機可以自行啟動,而且轉(zhuǎn)矩大,這是它的優(yōu)點。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速到達n同步運行以后,旋轉(zhuǎn)磁通勢與轉(zhuǎn)子之間無相對運動,轉(zhuǎn)子也從旋轉(zhuǎn)磁化變?yōu)楹愣ù呕蔀橐粋****磁鐵,帶的負(fù)載大小可以從O到Tc定子磁通勢與轉(zhuǎn)子磁通勢夾角θ相應(yīng)地從0到θc。
  磁滯式同步電動機轉(zhuǎn)子多數(shù)采用環(huán)形硬磁材料,可用沖片疊壓而成,也可用整塊鑄造而成.里面有套筒,如圖5.5(a)所示。套筒可由非磁性材料制成, 轉(zhuǎn)子磁路如圖5.5(b)所示;套筒也可由磁性材料制成.轉(zhuǎn)子磁路如圖5.5(c)聽示。無論是哪一種套筒.磁通都必經(jīng)硬磁材料的有效環(huán)。


  功率較小的磁滯電動機,定子可以采用罩極結(jié)構(gòu),與罩極式單相異步電動機的定子一樣。轉(zhuǎn)子則可由硬材料的薄片組成.薄片的形狀還可以是磁路不對稱的,即有縱軸與橫軸之分。這樣運行時轉(zhuǎn)矩既有磁滯轉(zhuǎn)矩又有反應(yīng)轉(zhuǎn)矩。電鐘里常常采用罩極式磁滯電動機。
  上面所述的永磁式同步電動機啟動時除用鼠籠繞組產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩以外,也可以采用轉(zhuǎn)子上裝上硬磁材料的圓環(huán),既產(chǎn)生較大的啟動轉(zhuǎn)矩,又增加運行時的同步轉(zhuǎn)矩。

 

 

 
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