一、磁阻电机原理及讲解?
磁阻电机,一种连续运行的电气传动装置,其结构及工作原理与传统的交、直流电动机有很大的区别。它不依靠定、转子绕组电流所产生磁场的相互作用而产生转矩,而是依靠“磁阻最小原理”产生转矩。
所谓“磁阻最小原理”,即:“磁通总是沿着磁导最小的路径闭合,从而产生磁拉力,进而形成磁阻性质的电磁转矩”和“磁力线具有力图缩短磁通路径以减小磁阻和增大磁导的本性”。
此类电机是利用磁阻(magnetic reluctance),也被称为磁电阻(magnetic resistance)让电机产生旋转运动,就像电路那样,磁路中的磁通总是要沿着磁阻最小的路径闭合。
凸极率是转子叠片设计的直接结果,叠片的冲制用来切割出电机的等效气隙形状以控制磁通路径,冲制工艺还对d轴和q轴电感随着磁化电流变化而变化产生影响。由于冲制工艺增加了等效气隙,需要更大的励磁电流,导致功率因数cosφ. 变得更差。
磁阻电机的工作原理
磁阻电动机是利用磁阻最小原理,也就是磁通总是沿磁阻最小的路径闭合,利用齿极间的吸引力拉动转子旋转。为方便分析磁路,我们把相对的相分别标为a、b、c相,各相线圈由开关控制电流通断,约定转子启动前的转角为0度。
为了使转子继续转动,在转子转到30度前已切断A相电源在30度时接通B相电源,磁通从最近的转子齿极通过转子铁芯,于是转子继续转动,磁力一直牵引转子转到60度为止。
在转子转到60度前切断B相电源在60度时接通C相电源,磁通从最近的转子齿极通过转子铁芯,转子继续转动,磁力一直牵引转子转到90度为止。
当转子转到90度前切断C相电源,转子在90度的状态与前面0度开始时一样,重复前面过程,接通A相电源,转子继续转动,这样不停的重复下去,转子就会不停的旋转。
磁阻电机的结构
磁阻电机在转子旋转时,磁路的磁阻要有尽可能大的变化。所以,该电动机的定、转子均采用双凸极结构,并用硅钢片叠制而成。在每个定子磁极上都装有简单的集中绕组,并把径向相对的两个定子磁极上的绕组以串联或并联的方式构成一相。
在转子上无任何绕组,也无永磁体。按照电动机的相数,可分为奇数相和偶数相。按照电动机的磁路结构,可分为两极型长磁路结构和四极型短磁路结构。按照电动机的通电励磁模式,有单相励磁和多相励磁之分。
电机转子无永磁体,允许较高的温升。由于绕组均在定子上,电机容易冷却。效率高,损耗小。转矩方向与电流方向无关,只需单方相绕组电流,每相一个功率开关,功率电路简单可靠。转子上没有电刷,结构坚固,适用于高速驱动。
磁阻电机的应用
近年来磁阻电机的应用和发展取得了明显的进步,已成功地应用于电动车驱动、通用工业、家用电器和纺织机械等各个领域,功率范围从10W~5MW,最大速度高达100000 r/min。
1.磁阻电机电动车应用
磁阻电机最初的应用领域就是电动车。目前电动汽车和电动自行车的驱动电机主要有永磁无刷及永磁有刷两种,然而采用开关磁阻电机驱动有其独特的优势。当高能量密度和系统效率为关键指标时,开关磁阻电机变为首选对象。
2.磁阻电机纺织工业应用
近十年来我国纺织机械行业的机电一体化水平有了较明显的提高,在新型纺织机械上普遍采用了机电一体化技术。这项技术的内容包含了先进的信息处理和控制技术,即以计算机为核心,有PLC、工控机、单片机等组成的控制系统;先进的驱动技术,有变频调速,交流伺服,步进电机等;检测传感技术和执行机构;精密机械技术等。
3.磁阻电机焦炭工业应用
磁阻电机因其启动力矩大、启动电流小,可以频繁重载启动,无需其他的电源变压器,节能,维护简单,特别适用于矿井输送机、电牵引采煤机及中小型绞车等。
我国研制成功110kW的开关磁阻电机用于矸石山绞车、132kW的开关磁阻电机用于带式输送机拖动,良好的启动和调速性能受到工人们的欢迎。我国还将开关磁阻电机用于电牵引采煤机牵引,运行试验表明新型采煤机性能良好。此外还成功地将开关磁阻电机用于电机车,提高了电机车运行的可靠性和效率。
4.磁阻电机在家电行业的应用
磁阻电机的发展状况
众所周知,磁阻电机驱动系统是一种高效的电机系统,其综合性能超越以往各种传统电机,效率、性能、数字智能化控制等方面,都具有不可比拟的优势,而且在某些特定领域如15万转以上的超高速领域具有无可替代性。但是,另一方面,为什么这一优秀的动力产品在我国没有真正普及呢?本文将系统的回答这一问题。
一、磁阻电机的技术状态
和大部分圈外人士所认识的不同,不同于变频电机,磁阻电机驱动系统的技术极其复杂而体系。其中电机本体的电磁计算和结构工艺技术,可以说是所有电机里面最复杂的,至今在我国没有合理的动态数学模型用来揭示其复杂的内部微观特性,也就是说开关磁阻电机典型的非线性特征,难于具体把握。
总体而言,我们可以简单的根据技术状态,把开关磁阻电机一分为二,一是普通基础技术产品,一是高精度技术产品。所谓普通基础技术产品,就是依据其根本原理,而研究、产生的最基础的产品,就像第一代计算机,粗大笨重、精度差、计算速度慢。
高精度技术产品则不然,其从电机设计、工艺、控制技术等各个环节,都采用科学开发模式和先进技术,并使用高精度加工设备和工艺,针对各个应用设备的细节特性而具体设计
二、磁阻传感器物理特性?
磁阻传感器是一种把磁场、电流、应力应变、温度、光等外界因素引起敏感元件磁性能变化转换成电信号,以这种方式来检测相应物理量的器件。
磁传感器分为三类:指南针、磁场感应器、位置传感器。
指南针:地球会产生磁场,如果你能测地球表面磁场就可以做指南针。
电流传感器:电流传感器也是磁场传感器。电流传感器可以用在家用电器、智能电网、电动车、风力发电等等。
位置传感器: 如果一个磁体和磁传感器相互之间有位置变化,这个位置变化是线性的就是线性传感器,如果转动的就是转动传感器,大家在生活中都用到很多磁传感器,比如说指南针,电脑硬盘、家用电器等等。
三、磁阻传感器如何检测?
磁阻传感器结构比较简单,输出信号较小,不宜在振动剧烈的场合使用。
闭磁路式转速传感器由装在转轴上的外齿轮、内齿轮、线圈和永久磁铁构成。内、外齿轮有相同的齿数。
当转轴连接到被测轴上一起转动时,由于内、外齿轮的相对运动,产生磁阻变化,在线圈中产生交流感应电势。测出电势的大小便可测出相应转速值。磁阻传感器检测方法如下:
1.压力测量2.力与力矩的测量优点:承受轴向力时应力分布均匀;当长泾比较小时,受横向偏心的分力的影响较小。
3.加速度测量4.位移的测量5.振幅的测量6.厚度测量7.转速测量8.涡流探伤磁阻传感器(又称自感式电感传感器)属于电感式传感器的一种。它是利用线圈自感量的变化来实现测量的,它由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。
四、什么叫磁阻效应?霍尔传感器为何有磁阻效应?
1、磁阻效应(Magnetoresistance Effects)的定义:是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。金属或半导体的载流子在磁场中运动时,由于受到电磁场的变化产生的洛伦兹力作用,产生了磁阻效应。
2、霍耳传感器它将霍耳元件固定于弹性敏感元件上,在压力的作用下霍耳元件随弹性敏感元件的变形而在磁场中产生位移,从而输出与压力成一定关系的电信号。
基保持霍耳元件的激励电流不变,而使它在一个均匀梯度的磁场中移动时,它输出的霍耳电势大小就取决于它在磁场中的位移量(见半导体磁敏元件)。
五、磁阻式传感器工作原理?
磁阻传感器是基于磁阻效应工作原理,其核心部分采用一片特殊金属材料,其电阻值随外界磁场的变化而变化,通过外界磁场的变化来测量物体的变化或状况。磁阻传感器具有高精度、高灵敏度、高分辨率、良好稳定性和可靠性、无接触测量及宽温度范围的特点,可进行动态和静态测量。广泛应用于低磁场测量,角度和位置测量。
磁阻传感器工作原理
干簧管与电阻串联组成一组电路,若干组这个电路并联,再与信号发生器连接,当磁铁随测量介质变化而运动时,吸合干簧管接通电阻与信号发生器产生相应的电信号!(每个与干簧管连接的电阻阻值不一样,从而产生不同的电信号)一般作为液位测量用。
六、磁阻传感器的工作原理?
干簧管与电阻串联组成一组电路,若干组这个电路并联,再与信号发生器连接,当磁铁随测量介质变化而运动时,吸合干簧管接通电阻与信号发生器产生相应的电信号!(每个与干簧管连接的电阻阻值不一样,从而产生不同的电信号)一般作为液位测量用。
七、磁阻传感器和霍尔传感器的区别?
磁阻传感器工作原理:
干簧管与电阻串联组成一组电路,若干组这个电路并联,再与信号发生器连接,当磁铁随测量介质变化而运动时,吸合干簧管接通电阻与信号发生器产生相应的电信号!(每个与干簧管连接的电阻阻值不一样,从而产生不同的电信号)一般作为液位测量用!
霍尔传感器工作原理:
磁场中有一个霍尔半导体片,恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下,I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移,使该片在CD方向上产生电位差,这就是所谓的霍尔电压。
八、gmr模拟传感器怎么测量磁阻?
巨磁阻(GMR)传感器是将4个GMR结构连接成电桥,再磁屏蔽其中相对的两个使对磁不敏感,当存在外部磁场时,未受屏蔽的两个GMR结构的电阻在磁场作用下发生阻值的改变,在外部恒压源或恒流源的激励下,桥的输出产生变化,从而达到对外部磁场测量的目的。
九、gmr模拟传感器如何测量磁阻?
巨磁阻(GMR)传感器是将4个GMR结构连接成电桥,再磁屏蔽其中相对的两个使对磁不敏感,当存在外部磁场时,未受屏蔽的两个GMR结构的电阻在磁场作用下发生阻值的改变,在外部恒压源或恒流源的激励下,桥的输出产生变化,从而达到对外部磁场测量的目的。
十、磁阻传感器有何物理特性?
磁场范围宽:磁场范围为±6微高斯,仍保持很高的灵敏度,最小可检测磁场为85高斯
体积小:可组合三轴(XYZ)或单独检测1轴或2轴,1轴传感器有8脚SIP封装或8脚SOIC封装
固态:和磁通门相比,磁阻传感器减少了线路板组装成本,增加了可靠性和坚固程度
低功耗:驱动置位/复位和偏置电路的电路全面降低,并减少了周边线路
成本低,适合大批量生产