用于高速应用永磁电机的优点

一种旋转电机，是能量转换器;我们称它为当电能转换为机械能的马达，并且当所述转换被反转的交流发电机。在任一情况下，所述电机可以是即使它的功能是相反的同一设备。电机可以更小，并有当他们能够在比60赫兹的电力系统带来的3,600rpm的转速极限更高的速度运行效率更好。固态逆变器除去限速。

直到结构，热或​​动态稳定性极限达到给定的机器的额定功率与速度直接增加。一个良好的高速设计正是这些限制和谐的接洽。热提取成为高速一个具有挑战性的问题，因为额定功率和的机器增加与速度的损失。这让更多的热量在封装尺寸相同。

用于发电的高速涡轮机的商业和军事应用已经存在了很多年。最初，减速齿轮箱连接在所述的高速涡轮机60个赫兹交流发电机或在某些情况下为400Hz交流发电机。其独特的改变频率的能力固态逆变器的出现，使人们有可能消除齿轮箱，并通过交易速度，扭矩大大降低电机的尺寸，复杂性和重量。此外，气体轴承，箔轴承，磁性轴承和高能量磁体并发发展也扩大了其中可使用高速机的应用范围。

逆变器是不便宜，但它们的成本必须与消除齿轮箱的优点进行权衡和对相关使用寿命，润滑，噪音和重量的问题。由逆变器提供的另一个深刻的好处是，他们有可能使用不需要绝缘线圈更强大的转子，滑环和滑动触头（刷）。逆变器通常可容纳频率高达3000赫兹。由于与频率的平方电机增加铁损的涡流成分，一般不会有很大的激励到远超过3000赫兹机器效率并涉及冷却。

一些有吸引力的好处，高速发电机或电机可以提供包括：

  • 便携性，小尺寸和轻重量
  • 维修费用低
  • 可靠性在宽范围的环境
  • 高效率
  • 静音运行
  • 从润滑剂和其它污染物自由

有不同的机器拓扑为高速应用，并且每个人都有自己的优点和缺点。永磁电机型被认为是在性能方面最优越的，由于其独特的特征，包括坚固的结构，非常适合于高速运转，和零只激励功率要求该结果在单位功率因数操作。

永磁（PM）机

当效率和重量是人们首要关心，与永久磁铁转子的机器是在大多数应用中明显地优越。这是因为以下的原因：

  • 需要零励磁电源。
  • 永磁电机可以在单位功率因数（不需要用于激励无功定子电流）上运行。可达到95％或甚至更高的效率。
  • 转子是光滑，并且空气间隙是比较大的。这降低风阻损失，齿纹波损失，并提供用于冷却空气的通路。
  • 在永磁电机中，转子具有高电阻率和极低磁导率。这可以抑制由定子齿和静子电流引起的定子磁链波动所引起的损耗。转子磁铁的磁导率几乎和空气一样!
  • 逆变器的大小和损失由单位功率因数的青睐。

在为高速应用选择这种类型的永磁电机时，还需要考虑的其他因素包括:

  • 磁铁材料是昂贵的，但是这是通过由于高效率，更小的逆变器，其它部分更容易冷却，尺寸更小和更低的轴承负荷益处所抵消。
  • 转子和定子之间的吸引力的弹簧率是最小的，因为转子具有非常低的渗透性;通量仅略微改变从中心转子移动时。这是在箔片轴承或弹性轴承安装件采用永磁电机软轴承系统的一个重要优点。
  • 当在耐热铬镍铁合金或不锈钢箍保持磁体被装入所述的转子结构是刚性的，稳定，耐用。
  • 转子总是兴奋。如果出现持续故障，原动机必须关机，以避免高温危害。典型的短路电流为3单位。
  • 磁铁不适合高温环境。某些磁体材料具有比其他更高温度能力的，但实际的限制为大约200Ø当温度接近磁体的居里温度下的磁化不可逆地减少。对于磁体安全温度取决于其物理性质;在较便宜的材料具有较低的居里温度。

所述电机需要一个同步启动程序;感应起动可能过热和消磁转子。

异步电机

感应电机是工业的主力。他们到处使用，并有许多很好的功能。简单，成本低笼型转子结构特别有吸引力。激励是通过定子电流，其诱导并反应用电流导电转子条提供。这种类型的机器具有以下特点：

  • 由于定子电流必须包括一个反应性组分以激励机中，定子和逆变器承担这一需求的负担。这个激励电流的幅度是相当显著并且通过机器的绕组的电抗，转子和定子，与定子和转子铁的磁导之间的气隙来确定。一般的0.85的功率因数，以及.9效率是合理的预期。感应转子在其转子铁心和转子笼显著损失。
  • 短空气间隙是必需的，以获得合理的功率因数。由于转子具有高渗透性，条件存在以促进杂散损失，由于定子和转子的槽。转子叠片减少损失。
  • 转子必须相对于滑动到旋转激动人心通量。这产生在转差频率和磁通连接在转差频率的转子铁移动在柱部的电流。如果转子滑动速度是额定速度的1％时，转子的损失将是轴功率的1％。
  • 逆变器必须提供约18％以上伏安培比所需的统一PF机。
  • 转子和定子之间的吸引力的弹簧率很高，因为转子具有非常高的渗透性和空气间隙短;大的磁通量变化时发生从中心转子移动。这可能是在箔片轴承或弹性轴承安装件采用在高速机器软轴承系统的一个问题。
  • 的转子结构是由笼杆保持在一起铁磁叠片堆。
  • 激励可以被改变以减少在部分负载的损失;甚至可以关掉。该机器不能产生持续的短路电流。交流发电机可能不能自EXCITE与所连接的负载电路中。
  • 转子表面速度和允许转子温度取决于所用的材料和结构的性质。

同步磁阻电机

同步磁阻电机具有非常僵硬，强度高的转子，可以在表面操作速度高达1100英尺/秒。转子还可以在相当高的温度下工作，而不会损害 - 可能是600-700⁰F。转子被构造铁磁钢由非磁性材料制成的层等于分离以形成低磁阻的凸极在直轴，但在横轴高磁阻的层。这两种材料被钎焊在一起，并有非常高的强度。转子是光滑双金属圆柱体。这种类型的机器具有以下特点：

  • 定子电流必须包括一个反应性组分，以激发机。这个激励电流的幅度是非常显著并且通过机器的绕组的电抗，转子和定子，与定子和转子铁的磁导之间的气隙来确定。0.7功率因数和0.92至0.95的效率可能是现实的。转子表面损耗显著但磁阻转子可以比大多数其它类型更好地耐受高温。
  • 该转子具有凸槽。此外，短的空气间隙是必需的，以获得合理的功率因数。转子具有高磁导率和未层叠，其是促进杂散损耗的条件。
  • 转子是同步与旋转激动人心通量。没有在除杂散涡流其他转子感应电流。
  • 逆变器必须提供约43％以上伏特安培比所需的统一PF机。
  • 转子和定子之间的吸引力的弹簧率很高，因为转子具有非常高的渗透性和空气间隙短;大的磁通量变化时从中心转子移动。这可能是在箔片轴承或弹性轴承安装件采用在高速机器软轴承系统的一个问题。

激励可以被改变以减少在部分负载的损失;甚至可以关掉。该机器不能产生持续的短路电流。交流发电机可能不能自EXCITE与负载电路连接。