日期：2022-07-29 13:56:55瀏覽量：83144
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年代出現的世界上第一臺電機是永磁體產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業(yè)生產和日常生活，產量急劇增加。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(統稱稀土永磁)相繼出現，其高剩磁密度相繼出現.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.各個領域的工農業(yè)生產和日常生活。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。其典型產品由美國通用電氣氣公司生產的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（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%的額定負載范圍內保持較高的效率和功率因數，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.凸極比.轉子電阻.永磁體尺寸和定子繞組匝數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較低。采用釹鐵硼永磁不僅提高了效率和功率因數，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速系統。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)的變頻調速系統。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)良調速性能，而且實現了無刷，主要用于高控制精度和高可靠性，如航空.航天.數控機床.加工中心.機器人.電動汽車.計算機外圍設備等。
已經研制成寬調速范圍.釹鐵硼永磁同步電機和驅動系統具有高恒定功率調速比，調速比高達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速的永磁無刷直流電機。它不僅可以根據室溫的變化自動調節(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，而且比不調速的空調節(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，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。根據電機的功能大致可以分為永久電機
