浅谈交流电机的结构和原理
zsd_9542288908
2022年11月22日 16:10:03
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知识点:交流电机内角 在新能源汽车领域,广泛运用的交流电机可分为: 永磁同步电机和 交流异步电机。可能很多人不明白其中的差异,但没关系,反正也不重要。 先从电机的原理讲起。电机是把 电能转换为机械能的装置。电机主要由 定子和 转子组成,在定子上缠绕的线圈称为定子绕组,转子线圈则是转子绕组。无论是同步或是异步电机,都是通过在定子绕组中制造旋转的磁场,从而在静止的转子绕组中产生电流,产生的

知识点:交流电机内角

在新能源汽车领域,广泛运用的交流电机可分为: 永磁同步电机交流异步电机。可能很多人不明白其中的差异,但没关系,反正也不重要。

先从电机的原理讲起。电机是把 电能转换为机械能的装置。电机主要由 定子转子组成,在定子上缠绕的线圈称为定子绕组,转子线圈则是转子绕组。无论是同步或是异步电机,都是通过在定子绕组中制造旋转的磁场,从而在静止的转子绕组中产生电流,产生的 电磁力矩使得转子得以带动轴旋转。

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(1)电动机简易模型

       交流异步电机的原理相对简单。定子绕组固定不动,但是由于通入了三相交流电(汽车中电动机普遍采用三相),所以产生了旋转磁场。此时的转子中的导体等效于切割磁感线,产生出感应电流。楞次定律表述了感应电流在回路中产生的磁通总是反抗(或阻碍)原磁通量的变化,反映到实践中便是转子始终跟转旋转磁场,然而转子的始终与旋转磁场存在转速差,这就是“异步”的体现,一旦转速同步了,感应电流也就不复存在。

而永磁同步电机的结构和原理相对交流异步电机复杂。同步电机同样分为定子和转子,与异步电机不同的是,永磁同步电机的转子绕组可以通入直流电,产生一个恒定的磁场,效果相当于一块磁铁,所以也可以用 永磁体——主要成分 钕铁硼,也就是常说的稀土——来代替。定子绕组通入三相交流电产生旋转的磁场,转子在跟随转动之后,转子的恒定磁场与旋转磁场的N-S极 互锁,从而完全同步转动。因为严格同步,所以很明显,只需要改变三相电的频率(旋转磁场的频率)就可以精准调速。理论很完美,但在第一步就夭折了。转子没有初始速度的情况下,转子的N极会被旋转磁场的S极吸引,然而由于机械惯性的存在,转子加速到同步速度需要时间,而此时同样的位置旋转磁场已经运动到了N极,受到斥力的影响转子又会被减速,这种情况下转子永远无法做到与旋转磁场同步,所以同步电机是永远无法自启动的。但是这也难不倒天才的工程师。很快一个完美的解决方案便出现了,那就是利用异步交流电机的启动方式——只需在转子磁极的顶部加装 鼠笼导条。启动时,转子的励磁线圈不通电,此时鼠笼导条中会产生感应电流带动转子旋转,在转子速度达到最大时,励磁线圈开始通电,此时转子会与旋转磁场的磁极锁定,从而同步运行。达到同步运行之后,由于导条与磁场没有了相对运动,感应电流也就消失了,不会影响同步电机的运行。


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(2)永磁同步电机磁极互锁以及转速公式

两种电动机都有各自的优缺点,永磁同步电机虽然效率高体积小,调速容易,却价格相对昂贵,结构复杂,而且永磁体在高温下容易退磁,因此目前不也无法做到替代异步交流电机。


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