小體積環(huán)形磁鋼徑向多極充磁
趙晨初(浙江東陽(yáng)儀表電機(jī)廠)
0 引 言
工業(yè)自動(dòng)化中大量采用永磁同步電動(dòng)機(jī)和永磁步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。這兩類電機(jī)的轉(zhuǎn)子一般由徑向多極充磁的環(huán)形永磁體制作。永磁材料要求各向同性,以選用各向同性的永磁鐵氧體居多,也有選用釹鐵硼或釤鈷稀土等新型永磁材料制造的。
永磁同步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與磁轉(zhuǎn)子的磁極對(duì)數(shù)有關(guān)
永磁步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角與永磁轉(zhuǎn)子的充磁極對(duì)數(shù)有關(guān)
自動(dòng)控制系統(tǒng)中要求永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速要盡可能的低,而永磁步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角盡可能的小。因此,這兩類電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)較多,常為5—20對(duì)磁極。而自動(dòng)控制系統(tǒng)中的小機(jī)座號(hào)電機(jī)的轉(zhuǎn)子永磁體的幾體尺寸通常又很小,外徑僅為西8~~20mm.轉(zhuǎn)子表面磁極間距離很小,約2~3mm,要求磁鋼磁化后表面剩磁值500g以上。
為使磁鋼充分磁化,需對(duì)磁鋼施以飽和磁通密度,其安匝數(shù)相當(dāng)于5—10倍矯頑力的磁動(dòng)勢(shì)。
由于礅鋼體積小,充磁線圈鐵心的窗口面積有限,無法安放足夠安匝數(shù)的線圈,即使往外擴(kuò)展鐵心外徑,增大線圈窗口面積,雖然可安放的線圈安匝數(shù)增加了,但隨磁路增長(zhǎng),漏磁通急劇增大,充磁效果明顯下降,無法獲得理想充磁效果。采用單匝低感線圈,應(yīng)用低電壓大電流峰值的電容脈沖放電的充磁方法可以解決小體積環(huán)形磁鋼徑向多極充磁難的問題。
電容脈沖放電充磁機(jī)
充磁效果好壞取決于磁性材料性能,充磁機(jī)和充磁線圈三大因素。低電壓大電容脈沖放電充磁機(jī)的方框原理圖如圖1所示。
整流充電回路由電源變壓器。橋式整流器和貯能電容器組成。從電源變壓器初級(jí)輸入220v50hz交流電,分檔的次級(jí)繞組可獲得所需的電壓,該電壓經(jīng)橋式整流成單向脈動(dòng)電流貯入電容器內(nèi),供作充磁的能量源。為獲得連續(xù)可調(diào)的次級(jí)電壓,可在電源變壓器前加裝一只適當(dāng)容量的自耦調(diào)壓器。連續(xù)改變輸入電源變壓器的初級(jí)電壓,即可任意選擇電容器兩端的充電電壓。充電電容器兩端的電壓按充磁回路的要求選定。
一旦需要檢修線路時(shí),有必要將電容器上貯存的電荷通過安全放電回路泄放掉,以確保人身安全。
脈沖充磁回路是一個(gè)典型的r-l-c放電回路。電容器是一個(gè)貯能元件,作充磁能量源。晶閘管(可控硅)作充磁回路的開關(guān)元件,要求管子導(dǎo)通的時(shí)間盡可能短,通過的電流盡可能的大,管子的導(dǎo)通和關(guān)斷由可控硅觸發(fā)電路控制。
2單匝低感充磁線圈
圖2為單匝低感充磁線圈斷面圖,線圈由單根漆包線或裸銅線繞制而成。如圖2中,單根導(dǎo)體沿磁環(huán)外表面均布,間隔相反的軸向電流方向造成了磁體徑向圓周均布的空間多極磁場(chǎng)。單根導(dǎo)體周圍填充以環(huán)氧樹脂絕緣材料,如圖中2兼有固化、絕緣雙重作用。圖中3為鐵質(zhì)磁屏蔽套,由于單導(dǎo)體線圈不含鐵心,線圈的電感量很小,保證了充磁過程電流的快速響應(yīng)。
充磁回路總阻抗,電阻部分應(yīng)包括充磁線圈的直流電阻、接線柱的接觸電阻和電容器的內(nèi)電阻;電抗部分應(yīng)包括充磁線圈電感、電容器容抗和充磁回路的分布電抗,這些量的值都十分小,僅在零點(diǎn)幾至幾個(gè)歐姆之間.因此當(dāng)電容器兩端的放電電壓達(dá)到幾百至上千伏后,很易獲得幾千乃至上萬安培的峰值充磁電流,足以形成所需的高磁勢(shì),使環(huán)形磁體充分磁化。
3****充磁狀態(tài)的合理選擇
充磁回路是一個(gè)典型的r-l-c放電回路,如圖3所示。
由于單根充磁線圈的導(dǎo)線截面積較大(相對(duì)而言),導(dǎo)線長(zhǎng)度較短,因此整個(gè)線圈的直流電阻很小,僅零點(diǎn)兒至幾歐姆。
低電阻低電感量的充磁線圈磬充磁回路中相當(dāng)于短路狀態(tài),充磁電流為;
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