一 , 永磁材料
對于交流伺服電機,永磁材料的選擇要從性能和經濟兩個方面來綜合考慮。目前廣泛應用的有鐵氧體、稀土鈷、和銣鐵硼永磁材料。這幾種永磁材料的去磁曲線如圖4-5所示。
鐵氧體材料價格非常便宜 ,它有較高的矯頑力,具備一定的抗去磁能力,但剩磁通密度低。它趨向用于電動機成本比高性能為重要的場合。
稀土鈷材料與鐵氧體相比,其矯頑力和剩磁通密度要高得多,抗去磁能力頗為良好,但缺點是成本很高。所以這種材料主要用于高性能小容量的伺服驅動系統。
近年來,出現了一種新的永磁材料軟鐵硼,它的矯頑力和剩磁通密度遠大于鐵氧體,而成本又比稀土鈷低得多,且有進一步下降的趨勢:因此,在交流永磁伺服電動機中,這是一種很有應用前景的永磁材料。對于電動機設計來說,這種材料是比較理想的。可以說,它的產生和發展, 定會促進交流永磁電動機在伺服驅動系統中的應用。但是,這種材料有一個潛在的缺點,即居里溫度較低(約為310°C)和易受腐蝕,應用中應加以注意。
 二 定子繞組與感應電動勢波形 前面已經說明,BDCM定子電流為方波,要求每相感應電動勢為梯形波。對于凸裝式轉子及嵌入式轉子的電動機,由于永磁勵磁磁場接近于矩形或為梯形,若定子采用集中式繞組,就可以得到近似為梯形波的感應電動勢。而為獲得****轉矩和最小的轉矩脈動(轉矩波紋最小),又進一步要求梯形波及電動勢的平頂部分與逆變器輸送的方波電流相匹配,即梯形波平頂寬度不能小于120°電角度(對于120°方波電流而言)。因此,****采用每極每相有一個槽的集中式繞組。有時為減小齒槽轉矩和便于散熱,需要增加槽數,而改用分布式繞組,就有可能減小感應電動勢波平頂寬度。減小齒槽轉矩比較有效和經濟的方法是采用定子斜槽或轉子斜極通常是斜定子一個齒距。 如果BDCM的感應電動勢與梯形波差異較大或者平頂部分小于120°,也會產生脈動轉矩。無刷直流電動機在正常運行中總是兩相導通的,電流要進行換相,由此還會產生一定幅值的波紋轉矩:此外,梯形感應電動勢波需要很準確的換相控制,較小的換相相位偏差也要引起明顯的轉矩脈動。 因為內埋式轉子很難產生梯形波感應電動勢,所以當逆變器提供方波時,就滿足不了產生平滑轉矩的條件。因此,一般情況下,BDCM轉子不宜采用內埋式結構。對于外裝式結構,倒是既可以按PMSM又可以按BDCM來設計。 三 阻尼繞組 對于由電網直接起動的永磁同步電動機,為獲得起動轉矩,需要在轉子上裝有阻尼繞組(籠型繞組)。在起動過程中,阻尼繞組還可以防止永磁體退磁,并對轉子振蕩提供阻尼。對于由變頻器驅動的永磁伺服電動機,不需要這種感應電動機轉矩,因為驅動系統可由靜止狀態自同步起動。轉子為籠型繞組的另一缺點,就是它會為諧波電流提供流通路徑,這些諧波電流是由定子磁通勢諧波引起的。基于上述原因,PMSM和BDCM一般都不裝阻尼繞組。
四 極數 因為是由變頻器供電,為滿足某一速度范圍要求,在極數的選擇上就有較大的余地。對于外裝式BDcM,為得到梯形波感應電動勢,****利用高極數,這樣可以有效地采用單線圈集中繞組。對于內埋式PMsM,當永磁材料一定時,采用高極數可以得到較高的氣隙磁通密度。 但若考慮到鐵心損耗,應盡量在低頻下獲取高速,所以選取較少的極數是合適 因為對于給定的速度,逆變器工作頻率將隨極數的增加而增加,而頻率的增加就意味著定子鐵耗和銅耗的增加。此外,極數的選取還要考慮電樞反應對永磁體的退磁問題,以及BDcM換相傳感器安裝可以達到的位置精度等因素。通常,對于高速BDCM(>3000r/min),一般選為二極,而低速BDCM(<500r/min),可選為8極或更多極數.
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