thuyết trình báo cáo động cơ nam châm vĩnh cửu

NHÓM 7 : BÁO CÁO ĐỘNG CƠ
NAM CHÂM VĨNH CỬU
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
Các phần chính
Phần 1: Động Cơ Một Chiều Nam Châm Vĩnh
Cửu.
Phần 2: Động Cơ Quán Tính Thấp.
39.9 Động Cơ Một Chiều Nam Châm Vĩnh
Cửu

Một động cơ nam châm vĩnh cửu D.C (PMDC) tương tự như
một đông cơ thông thường. Động cơ kích từ song song thường
được làm từ nam châm vĩnh cửu thay cho động cơ dây quấn cực
từ nồi. Hình. 39.10 (a) cho thấy 2 cực PMDC động cơ, Hình.
39.10 (b) 4 cực từ dây quấn của động cơ DC dây quấn.

A permanent-magnet d.c. (PMDC) motor is similar to an
ordinary d.c. shunt motor except that its field is provided by
permanent magnets instead of salient-pole wound-field structure.
Fig. 39.10 (a) shows 2-pole PMDC motor whereas Fig. 39.10 (b)
shows a 4-pole wound-field d.c.motor for comparison purposes.
Cấu tạo
•
Hình. 39.10 (a) Các nam châm vĩnh cửu của động
cơ DC (PMDC) được gắn với trụ sắt stator có nhiệm
vụ phản hồi chiều từ thông. Rotor (phần cứng ) có
những rãnh dây quấn, phiến góp và chổi than giống
như những máy điện DC thông thường .
•

As shown in Fig. 39.10 (a), the permanent magnets
of the PMDC motor are supported by a cylindrical
steel stator which also serves as a return path for the
magnetic flux. The rotor (i.e. armature) has winding
slots, commutator segments and brushes as in
conventional d.c. machines.
Có 3 loại nam châm vĩnh cửu được sử dụng cho
động cơ


Nam châm sắt - Chúng được sử dụng trong
động cơ có công suất khoảng 1 kW đến 150
kW.

Alnico magnets - They are used in motors
having ratings in the range of 1 kW to 150 kW.
Nam châm sắt

Nam châm gốm- thường được sử dụng cho các
động cơ công suất nhỏ hơn 1Hp (0.74 kW),
tốc độ thấp. Chúng là những động cơ kinh tế
nhất trong các loại đông cơ công suất nhỏ hơn
1Hp

Ceramic (ferrite) magnets - They are much
economical in fractional kilowatt motors.
Nam châm gốm

Nam châm đất hiếm – được làm từ samari
coban và neodymium iron coban chúng có

hàm lượng cao nhất. Vật liệu này tuy tốn kém
nhưng là sự lựa chọn kinh tế nhất cho động cơ
có công suất lớn

Rare-earth magnets - Made of samarium
cobalt and neodymium iron cobalt which have
the highest energy product. Such magnetic
materials are costly but are best economic
choice for small as well as large motors.
Nam châm đất hiếm
Nguyên lý hoạt động
•
Hầu hết các động cơ thường chạy trên 6V, 12V hoặc 24V DC
cung cấp từ pin hoặc bộ chỉnh lưu. Như vậy trong động cơ, mô-
men được tạo ra bởi sự tương tác giữa các dây dẫn mang dòng
điện quấn quanh trục roto và từ thông được tạo ra bởi các nam
châm vĩnh cửu.
•
Most of these motors usually run on 6 V, 12 V or 24 V dc supply
obtained either from batteries or rectified alternating current. In
such motors, torque is produced by interaction between the
axial current-carrying rotor conductors and the magnetic flux
produced by the permanent magnets
Đặc tính
•
Hình.39.11 đường đặc tính tiêu biểu cho một động cơ.
Đường đặc tính tốc độ và mô-men của nó là một đường
thẳng lý tưởng cho một động cơ servo. Hơn nữa, dòng điện
ngõ vào tăng tuyến tính với mô-men tải. Vì nó không bị tổn
hao đồng nên hiệu suất của động cơ này cao hơn so với các

động cơ DC khác.
Fig. 39.11 shows some typical performance curves for such a
motor. Its speed-torque curve is a straight line which makes
this motor ideal for a servomotor. Moreover, input current
increases linearly with load torque. The efficiency of such
motors is higher as compared to wound-field dc motors
because, in their case, there is no field Cu loss.
Điều khiển tốc độ
•
Cách duy nhất để kiểm soát tốc độ của nó là để thay đổi điện
áp phần ứng bằng cách thay đổi một biến trở phần ứng hoặc
điều khiển bằng cách sử dụng bộ chỉnh lưu. Do đó, động cơ
này được tìm thấy trong các hệ thống kiểm soát tốc độ thấp hơn
tốc độ yêu cầu.
•
Since flux remains constant, speed of a PM DC motor cannot
be controlled by using Flux Control Method (Art 33.2). The
only way to control its speed is to vary the armature voltage
with the help of an armature rheostat (Art 33.2) or
electronically by using a*-choppers. Consequently, such
motors are found in systems where speed control below base
speed only is required
Ưu điểm
•
Công suất rất nhỏ, sử dụng phương pháp kích từ nam
châm vĩnh cửu chi phí sản xuất thấp hơn.
•
Động cơ PMDC là kích thước nhỏ so với các động cơ
khác cùng công suất.
•

Hiệu quả của các động cơ thường cao hơn so với động cơ
từ trường dây quấn khi không cần dòng kích từ.
•
Động cơ PMDC điện áp thấp ít tạo ra (tiếng ồn) nhiễu.
•
Ở điện áp thấp (12 V hoặc thấp hơn) những động cơ này
không gây nhiễu sóng vô tuyến và truyền hình cáp.

Advantages
•
In very small ratings, use of permanent-magnet
excitation results in lower manufacturing cost.
•
In many cases a PMDC motor is smaller in size than a
wound-field d.c. motor of equal power rating.
•
Since field excitation current is not required, the
efficiency of these motors is generally higher than that
of the wound-field motors.
•
Low-voltage PMDC motors produce less air noise.
•
When designed for low-voltage (12 V or less) these
motors produced very little radio and TV interference.
Nhược điểm

Khi động cơ đang sử dụng và ngay cả khi nó
không được sử dụng thì từ trường của nó làm
ảnh hưởng đến các thiết bị gần nó, những động
cơ này được làm gọn kín nhằm ngăn chặn bụi

từ xung quanh. Do đó, so với những động cơ
từ trường dây quấn, thì nhiệt độ của nó có xu
hướng cao hơn. Tuy nhiên, nó không phải là
nhược điểm trong các tình huống mà động cơ
được sử dụng cho khoảng thời gian ngắn.
Disadvantages
•
Since their magnetic field is active at all times even when motor is not being used, these motors are
made totally enclosed to prevent their magnets from collecting magnetic junk from neighbourhood.
Hence, as compared to wound-field motors, their temperature tends to be higher. However, it may
not be much of a disadvantage in situations where motor is used for short intervals.
•
A more serious disadvantage is that the permanent magnets can be demagnetized by armature
reaction mmf causing the motor to become inoperative. Demagnetization can result from (a)
improper design (b) excessive armature current caused by a fault or transient or improper
connection in the armature circuit (c) improper brush shift and (d) temperature effects.

Một bất lợi nghiêm trọng là các nam châm vĩnh cửu có
thể khử từ của sức từ động phản ứng phần ứng gây ra
động cơ để trở thành không hoạt động.
Khử từ có thể là kết quả của:
•
thiết kế không phù hợp
•
dòng điện phần ứng quá mức gây ra rò điện hoặc chuyển
mạch không phù hợp trong mạch phần ứng
•
sự thay đổi chổi than không đúng cách
•
ảnh hưởng nhiệt độ.

Ứng dụng

Động cơ DC nam châm vĩnh cửu loại nhỏ
được sử dụng trong xe máy, ô tô và quạt điều
hòa không khí, cần gạt nước kính chắn gió,
cửa sổ, quạt và ăng ten sóng vô tuyến…. Nó
cũng được sử dụng cho máy bơm điện nhiên
liệu, khởi động động cơ hàng hải, xe lăn và
dụng cụ điện không dây.

Ngành công nghiệp đồ chơi sử dụng hàng
triệu động cơ như vậy mà cũng được sử dụng
trong các thiết bị khác như bàn chải đánh răng,
máy trộn thức ăn, máy nghiền đá, máy hút bụi
cầm tay và đánh bóng giày và cũng có trong
các công cụ điện cầm tay như khoan, cưa saber
…