电机是以一种以磁场为媒介,将机械能和电能进行相互转换的电磁装置。为了在电机中建立机电能量转换所需的励磁磁场,可以采用两种方法。一种是在电机绕组内通以电流产生磁场,另一种是由永磁体产生磁场。励磁发电机和永磁发电机是相应的的实际应用。
永磁体在永磁电机中既是磁源又是磁路的组成部分。永磁体磁性能的饱和程度不仅与生产厂家的制造工艺有关,还与永磁体的形状尺寸、充磁机的可调充磁磁场强度和确定磁化方向的充磁夹具有关。但由于永磁材料的固有特性,在经过充磁机预充磁后,无需外加能量即可在其周围空间建立磁场。
5个方面比较让我们来看看永磁发电机和励磁发电机的发展,哪个更被看好?
1 永磁发电机可以变速运行。励磁发电机只能恒速运行,当速度变化较大时,励磁发电机的AVR就会大幅度增加励磁电流,电流过大时将会烧毁励磁线圈。永磁发电机转子采用强恒磁场,变速不会烧坏电机。
2 永磁发电机效率高。永磁发电机在转子铁芯内镶嵌稀土永磁材料,用于产生发电机的主磁场,省去了励磁绕组和励磁控制系统,不再需要外接电源励磁,所以发电比励磁发电机效率高10%。
3 永磁发电机功率大、安全性高。目前容量较大的发电机均采用励磁方式,即发电机转子装有励磁磁性绕组,通过外部电流产生发电机的主磁场。由于绕组采用多匝线圈,这种发电机的转速一般不能太高;永磁发电机无励磁绕组、无碳刷、无集电器。电机的转速可以设计得很高,发电机的功率与其转速成正比。因此,永磁发电机在相同体积下可以输出更大的功率。并且因为省去了集电环、碳刷装置和励磁控制部分,所以永磁发电机的设计结构变得尤为紧凑,可以做到体积小的同时重量轻,大大提升安全性。
4 永磁发电机可方便地用于新能源电动机。永磁发电机的转子上有永磁体强磁场,因此该电机作为电机操作方便,适合应用在试验电机。当被测设备带动电机运转时,电机即可产生电能。此时电机向被测设备提供负载转矩,可检测被测设备的转矩特性;当被测设备需要被其他动力拖动旋转时,当电机作为电动机带动被测设备运行时,可以测量被测设备的制动性能、滑动状态、力矩等参数惯量、反电动势等。电动机具有平稳的连续无级调速和起动转矩大、起动电流小、转速高、可采用交流电或直流电等特点。
5 永磁发电机适用性强。永磁发电机无需励磁绕组,转子不会发热,发电机只需要对电机外表面(外壳)进行冷却,不同场合也可做成外部水冷进行冷却。适用于高温、高湿、海洋环境励磁发电机转子的励磁绕组为集中绕组,是主要发热源,必须将外界空气通入发电机内部进行冷却,不适用于海洋等潮湿环境中。
总结来说:永磁发电机具有可变速运行、发电效率高、功率大、安全性高、转速高、发热量少、重量轻、结构简单、体积小、易于用作新能源电动机等特点。并且适应性也很强,可用于航空航天、军事、车辆和测试设备等特殊场合。