永磁(cí)節能電機與(yǔ)勵磁發電機的(de)最大(dà)區別在於它的勵磁磁場是由永磁(cí)體(tǐ)產生的。永磁體在電(diàn)機中既是磁源,又是磁(cí)路的組成部分。永磁體的磁性(xìng)能不僅與生產廠的製造工藝有關,還與永磁體的(de)形狀和尺寸、充磁機的容量(liàng)和充磁方法有關,具體(tǐ)性能數據的離散性很(hěn)大。而且永磁體在電機(jī)中所能(néng)提供的磁通量和磁動勢還隨磁路其餘部分的材料性能(néng)、尺寸和電機運行狀態而變化。此外(wài),永磁發電機的磁路結構多種多樣,漏磁路十分複雜而且漏磁通(tōng)占(zhàn)的比例較大,鐵磁材料部分又比(bǐ)較(jiào)容易飽和,磁導是非線性的。這些都增加了永磁發電機電磁計算的複雜性,使計算結果的準確度低於電勵磁發電機。因此,必(bì)須建(jiàn)立新的設計概(gài)念,重新分析和改進(jìn)磁路(lù)結構和控製係統;必須應用現代設計方法,研究新的分析計算方法,以提高設計計算的準(zhǔn)確度;必須研(yán)究采用先(xiān)進的測試方法和製造工藝。
控製問題
永磁發電機製成後不需外界能(néng)量即(jí)可維持其磁場,但也造成從外(wài)部調節、控製其磁場極為困難。這些使永磁發電機的應用範圍受到了限製。但是,隨著MOSFET、IGBTT等電力電子器件的控製技術的迅猛發展,永磁發(fā)電機在應用中(zhōng)無(wú)需磁場控(kòng)製而隻進行電機輸(shū)出控製。設計時需要釹鐵(tiě)硼材料(liào),電(diàn)力(lì)電子器件和微機控製(zhì)三項新技術結(jié)合起來(lái),使永磁發電機在嶄新的(de)工況下運行(háng)。
不可逆退磁問題
如果(guǒ)設計和使用不當,永磁發電機在溫度過高(
釹鐵硼永磁)或過低(鐵氧體永磁)時,在衝擊電流產生的電樞反應作用下,或在(zài)劇烈的機(jī)械振動時有可能產生不可逆退磁,或叫失(shī)磁,使電機性能降低,甚(shèn)至無法使(shǐ)用。因而,既要(yào)研究開發適合於電(diàn)機(jī)製造廠使用(yòng)的檢(jiǎn)查永磁材料熱穩定性的方(fāng)法和(hé)裝置,又要分析各種不同(tóng)結構形式的(de)抗去磁能力,以便在設計和製造時采用相應措施保證永磁式發電機不會失磁。
成本問題
由於稀土永磁材料(liào)目前的(de)價格還(hái)比較貴(guì),稀(xī)土永磁發電(diàn)機的成本(běn)一(yī)般比電勵磁式(shì)發電機高,但這個成會在(zài)電機高性能和運行中得到(dào)較好的補償。在今後的設計中會根據具體使用的場合和要求,進行性(xìng)能、價格(gé)的比較,並進行(háng)結構的創新(xīn)和設計的優化,以降低製造成本。無可否認,現正在開發的產品成本價格比目前通用的發電機(jī)略高,但是我們相信,隨(suí)著產品更進一步的完美,成本問題會得到很好(hǎo)的解決。美國DELPHI(德爾福)公司的技術部負責人認為:“顧客注重的是每公裏(lǐ)瓦特上的成本(běn)。”他的(de)這一(yī)說法充分說明了交(jiāo)流永磁發電(diàn)機的市場(chǎng)前景不會被成本問題困擾。
永磁轉子特點
結構1:並聯磁場結構;轉采用(yòng)鑄造壓製而成,裏麵嵌放永磁體,能量大、重(chóng)量輕、體積小、整體結構(gòu)牢固可靠,最大工作轉速大於15000轉/分。zhuanli號;ZL96 2 47776.1 結構(gòu)2:串聯磁場式結構;轉子采用鋼結構(gòu),表麵按順序嵌放永磁鐵,轉子表麵(miàn)磁通強(qiáng)、重量輕、體積小、整體結構牢固可(kě)靠,最大工作轉速大於15000轉/分。zhuanli號:ZL98 2 33864.3 整機穩(wěn)壓係統特點(diǎn):采用(yòng)可控矽和二極管組成半控橋式整(zhěng)流電路。穩壓係統是一種(zhǒng)斬波調製型穩壓裝置,其穩壓精度為(wéi)正負0.1v,故該發電機具有能瞬間承受(shòu)較(jiào)大電流、運行可靠和耐用等特點,又因可直接(jiē)利用發電機發出的交流電的反向電壓使可控矽自行關斷,故無需(xū)加關斷電路,使電路結構簡單、可靠。
1:結(jié)構簡單(dān)、可靠性高。永磁式發電機(jī)省去了勵磁式發電機的勵磁繞組、碳刷、滑(huá)環結構,整機結構簡單,避免了勵磁繞組易燒毀、斷線,碳刷、滑環結構,整機結構簡單,避免了勵磁式發電機勵磁式發電機勵(lì)磁繞(rào)組易燒毀、斷線,碳刷、滑環易磨損等故障,可靠性大為提高。
2:體積小、重量輕、比功率大。永磁轉子結構的采用,使得發電機內部結(jié)構設(shè)計排列得很緊湊,體積、重量大為減少。永磁(cí)轉子結(jié)構(gòu)的簡化,還使得轉子轉(zhuǎn)動慣量減少,實用轉速增加(jiā),比功率(即(jí)功率(lǜ)、體積之比例)達到一個很高的值。
3:中、低速發電(diàn)性能好。功率等級(jí)相(xiàng)同的情況(kuàng)下(xià),怠速時,永磁式發電機要比勵磁式發電機的輸出功率(lǜ)高一倍,也(yě)就是說,永磁式發電機的實際等功率等級的勵磁式發電機。
4:能顯著地延長蓄電池壽命(mìng),減少蓄電池維護工作。主要原因(yīn)是永磁式發電機采用的是開關式的整流穩壓方式,穩壓精(jīng)度高,充電效果好。避免了過電流充電造成的蓄電池壽命縮(suō)短。永磁式發電機的開頭式整流輸出對蓄電池采用小電流脈(mò)衝充電,相同的充電(diàn)電流充電效果更好,從而延長蓄電池的使用(yòng)壽命。
5:效率高。永磁式發電機是一種節能產品。永(yǒng)磁轉子結構免去(qù)了產生轉子磁場所需的勵磁功率和碳刷、滑環之間磨擦的機械損耗,使得永磁式發電機效率大為提高。普(pǔ)通勵磁(cí)式發電機在1500轉/分至6000轉/分之間的(de)轉速範圍內平均效率(lǜ)隻有45%至55%,而(ér)永(yǒng)磁(cí)式發(fā)電機(jī)則可高達75%至80%。
6:采用自啟動式穩壓器無需外加勵磁電源。發電機隻要(yào)一旋轉就能發電。當蓄電池損壞時,隻要發動機處於運行狀(zhuàng)態,汽(qì)車充電係統仍可正常工作。如汽車沒有蓄電池,隻要搖轉手把或溜車,也可實現點火(huǒ)運行。
7:特別(bié)適合於在潮濕或灰塵多(duō)的(de)惡劣環境下工作(zuò)。
8:無線電幹擾。永磁發電機無碳(tàn)刷、無滑環的結構,消除了(le)碳刷與滑環磨擦產生的無線電幹擾;消(xiāo)除了(le)電(diàn)火花,特別(bié)適合(hé)於爆炸性危險程度較大(dà)的環(huán)境下工作,也降低了發電機對環境溫度的(de)要求。
1:永磁(cí)式發電機:結構簡單,轉子磁場大(dà),無勵磁繞組(zǔ),無碳(tàn)刷,無(wú)滑環,氣隙大,無觸點,整機唯一磨損部位是軸承。提高了產品(pǐn)可(kě)靠性,不用外接調節器,導磁體材料間距(jù)采用(yòng)優(yōu)化設計,減少了漏磁(cí),使發電機怠速性能好,出電路足。
勵磁式(shì)發電機:怠速發電性能差,電瓶容易放完電(diàn);發電機轉速在1500-6000轉/分區間效(xiào)率隻有40%-50%,效率低(dī),因轉子存在勵磁線圈,整機溫升高(gāo);勵(lì)磁式發電機還極易出(chū)現碳刷、滑環損壞等問題。
2:性能對比。(以28V、36A、1000W 發電機為例)
28V、36A、1000W 發電機 | 電流(liú) (A) | 滿載轉速(r/min) | 平均效率(1500-6000r/min) | 調節電(diàn)壓(V) | 負(fù)載特性(V) | 轉速特性(V) |
勵磁式 | 9 | 3500 | 0.45 | 28±0.3 | |△U|≤0.8 | |△U|≤0.5 |
永磁式 | 18 | 2800 | 0.8 | 28±0.2 | |△U|≤0.3 | |△U|≤0.2 |
3:體積溫升對比(bǐ)。如下表:
| 外徑(mm) | 長度(mm) | 溫升(K) | 重量(kg) |
勵磁式 | Φ142 | 180 | 75 | 6.5 |
永磁式 | Φ128 | 165 | 50 | 4 |
從以上性能、結構、體積等對比情況分析,永磁式比勵磁式發電機結構簡單、體積小、重量(liàng)輕、性能(néng)優越,低速時發電充足。JFYJ永磁發電機(3000W)和普通勵磁發(fā)電機(jī)(3000W)的體積重比較,如下表:
3000W | 外徑(mm) | 長度(mm) | 重量(kg) |
JFYJ永磁發電機 | Φ171 | 265 | 12 |
普通勵磁發電機 | Φ200 | 310 | 24 |