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永磁同步电动机的应用

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铁道机车车辆的牵引电动机装在转向架上的空间受到限制,因此体积要小;列车的高速化又要求它重量轻、输出功率大。而且,电动机的转矩特性要求在启动时输出很大的转矩,并能在很宽的速度范围内运行,以及便于转矩控制。

直流电动机能满足这些要求,故多年来牵引电动机一直使用直流电动机。但是,随着电力电子技术的进步,VVVF逆变器控制的竞博体育机也能满足这些要求。与直流电动机相比,竞博体育机没有换向器,维修减少,同时可以做到小型轻量,因此新型电传动机车动车的牵引电动机基本上全部采用竞博体育机。

现在,永磁同步电动机又引起了人们注意。它不仅与竞博体育机同样具有的牵引电动机所需的特点,而且还可以比竞博体育机的效率更高,体积和重量更小。本文首先介绍了永磁同步电动机的结构和特点,然后按永磁同步电动机适用于铁道机车动车的观点,重新分析用永磁同步电动机作为直接驱动式牵引电动机和全封闭牵引电动机中取得的成果,阐明了永磁同步牵引电动机应用的可能性。

永磁同步电动机的结构和特点

永磁同步电动机的结构生磁场的同步电动机。按磁铁装在转子的方法可分为表面磁铁型和内埋磁铁型两种。永磁同步电动机的定子与竞博体育机基本上相同,由叠压桂钢片构成的定子铁心和嵌在定子铁心槽内的定子线圈组成,线圈的连接是使通常的JBO竞博 官网交流电源产生旋转磁场。

永磁同步电动机的转矩是由永久磁铁的磁场和定子线圈电流建立的磁场相互作用产生的,转子与采用JBO竞博 官网交流电源供电的定子旋转磁场同步运转并产生转矩,这种转矩被称为磁铁转矩。此外,改变转子铁心的形状,还可望得到磁阻转矩。磁阻转矩是由转子磁性的凸极结构产生的,是由于在磁铁的磁极方向(该方向的坐标轴为d轴)和与该方向相移90.(电角度)的方向(在坐标中为q轴)上磁力线通过的难易程度不一样而产生的转矩。

简单来说,在定子线圈产生的旋转磁场中,转子的永久磁铁由于吸引和排斥而产生的力就是磁铁转矩;旋转磁场中转子上的磁铁被吸引而产生的转矩就是磁阻转矩。

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