永磁無刷直流電機(jī)的分類和用途
有刷電機(jī)的定子上安裝有固定的主磁極和電刷,轉(zhuǎn)子上安裝有電樞繞組和換向器。直流電源的電能通過電刷和換向器進(jìn)入電樞繞組,產(chǎn)生電樞電流,電樞電流產(chǎn)生的磁場與主磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,使電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動負(fù)載。由于電刷和換向器的存在,有刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,可靠性差,故障多,維護(hù)工作量大,壽命短,換向火花易產(chǎn)生電磁干擾。
在有刷直流電機(jī)的固定部分有磁鐵,這里稱作主磁極;固定部分還有電刷。轉(zhuǎn)動部分有環(huán)形鐵芯和繞在環(huán)形鐵芯上的繞組。
有刷直流電機(jī)的固定部分(定子)上裝設(shè)了一對直流勵磁的靜止的主磁極N和S,在旋轉(zhuǎn)部分(轉(zhuǎn)子)上裝設(shè)電樞鐵芯。定子與轉(zhuǎn)子之間有一氣隙。在電樞鐵芯上放置了由A和X兩根導(dǎo)體連成的電樞線圈,線圈的首端和末端分別連到兩個圓弧形的銅片上,此銅片稱為換向片。換向片之間互相絕緣,由換向片構(gòu)成的整體稱為換向器。換向器固定在轉(zhuǎn)軸上,換向片與轉(zhuǎn)軸之間亦互相絕緣。在換向片上放置著一對固定不動的電刷B1和B2,當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時,電樞線圈通過換向片和電刷與外電路接通。
隨著時代的發(fā)展,永磁直流電機(jī)的應(yīng)用會更多,原先用交流電機(jī)的許多場合均被永磁直流電機(jī)所替代。特別是出現(xiàn)永磁無刷電機(jī)后,永磁直流電機(jī)的生產(chǎn)數(shù)量在不斷地上升。我國每年生產(chǎn)的各種永磁直流電機(jī)大達(dá)數(shù)十億臺以上,生產(chǎn)永磁直流電機(jī)的廠家不計(jì)其數(shù)。
永磁直流電機(jī)是用永磁體建立磁場的一種直流電機(jī)。永磁直流電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種便攜式的電子設(shè)備或器具中,如錄音機(jī)、VCD機(jī)、電唱機(jī)、電動按摩器及各種玩具,也廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車、電動自行車、蓄電池車、船舶、航空、機(jī)械等行業(yè),在一些高精尖產(chǎn)品中也有廣泛應(yīng)用,如錄像機(jī)、復(fù)印機(jī)、照相機(jī)、手機(jī)、精密機(jī)床、銀行點(diǎn)鈔機(jī)、捆鈔機(jī)等。在舞臺燈光方面,永磁直流電機(jī),特別是小型永磁直流齒輪電機(jī)的用量非常大。計(jì)算機(jī)行業(yè)中的打印機(jī)、掃描儀、硬盤驅(qū)動器、光盤驅(qū)動器、刻錄機(jī)、冷卻風(fēng)扇等都要用到大量的永磁直流電機(jī)。
在工農(nóng)業(yè)方面,永磁直流電機(jī)也廣泛用于電氣和自動化控制及儀器儀表中。在醫(yī)用方面,永磁直流電機(jī)用處更不小,如醫(yī)用的各種儀器、手術(shù)工具,如開腦手術(shù)中的電動鋸骨刀,特別是野外手術(shù)中的各種儀器基本上都是用的永磁直流電機(jī)。在殘疾人用品方面,如機(jī)械手、殘疾車等都用到永磁直流電機(jī)。在生活方面,用處更多,連牙刷也用永磁直流電機(jī)做成電動牙刷了。
汽車行業(yè)中的各種風(fēng)扇、刮水器、噴水泵、熄火器、反視鏡、打氣泵更是用到各種永磁直流電機(jī)。賓館中的自動門、自動門鎖、自動窗簾、自動給水系統(tǒng)、柔巾機(jī)等都用到永磁直流電機(jī)、在武器裝備中,永磁直流電機(jī)廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈、火炮、人造衛(wèi)星、宇宙飛船、艦艇、飛機(jī)、坦克、火箭、雷達(dá)、戰(zhàn)車等場合。
永磁直流電機(jī)的應(yīng)用真是舉不勝舉,可以說是無處不在。
永磁電機(jī)的種類主要有以下幾種:
1.有刷印制繞組電機(jī)。有刷印制繞組電機(jī)以印制銅箔板作為繞組,電機(jī)重量減輕了。由于這種電機(jī)全部是在自動生產(chǎn)線上生產(chǎn)的,工藝有可靠保證,從而使電機(jī)的壽命提高到3000h,噪聲大幅度下降,效率提高到72%~76%。但這種電機(jī)有“嗡嗡”的高頻噪聲,靠齒輪減速后效率仍不理想,有刷換相器的使用使電機(jī)壽命無法再提高。
2.有刷壓制繞組電機(jī)。這種電機(jī)通過將繞制好的銅線壓制成一種新型繞組,其效率可提高到74%~78%。這種電機(jī)仍然被較多電動自行車廠家采用,但其存在的效率、噪聲、壽命缺陷仍然是必須改進(jìn)的問題。
3.有刷盤式繞組電機(jī)。有刷盤式繞組電機(jī)以稀土材料粘結(jié)在一缸體上,漆包銅線繞成的盤式繞組置于缸體之內(nèi),構(gòu)成轉(zhuǎn)子。電機(jī)相位靠機(jī)械式換相器調(diào)整。機(jī)械式換相器是靠固定的炭制電刷與轉(zhuǎn)動的銅制換相面摩擦來調(diào)整電壓相位的。這種電機(jī)在使用中電刷一直在磨損,電機(jī)的壽命很難超過2000h。同時,由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速較高,必須采取兩級齒輪減速,這就帶來了兩個問題,一是噪聲較大,二是效率損失大,經(jīng)減速后的電機(jī)額定效率往往只能達(dá)到68%~72%。而電動自行車所用的蓄電池的容量是有限的,一般就是36V/12Ah的容量,如電機(jī)效率不高,將使電耗增加,影響續(xù)行里程。