永磁直流电机（PMDC）工作原理_功能特性_优缺点

众所周知，直流电机有一个在磁场中旋转的电枢，而这种电机的主要工作原理是靠布置在磁场中的载流导体，导体会受到机械力。直流电动机分为不同的类型，但工作原理相同。因此，可以通过使用任何类型的磁铁（如电磁体，或者是永磁体）建立磁场来完成直流电机构造。

永磁直流电机是一种类型的直流电机，它包括一个永磁体以形成直流电机运行所需的磁场。在本文中，简单介绍下永磁直流电机的构造和工作原理。

基本概念

永磁直流电动机，英文Permanent Magnet DC motor，简称PMDC，可以定义为包括永磁极的电动机，按照有无电刷可分为永磁无刷直流电机和永磁有刷直流电机。

在这种电机中，磁铁可以用来使磁通在气隙内代替磁场绕组工作，而转子结构类似于直线直流电机。永磁直流电动机的转子包括电枢芯、换向器和电枢绕组。通常情况下，在传统的直流电动机中，有两种绕组，即电枢和励磁。

励磁绕组的主要作用是在气隙内产生作用磁通量并绕在电动机的定子上，而电枢绕组可以绕在转子上。与传统的直流电机一样，非活性碳刷被推到换向器上。永磁直流电机的工作电压为6伏、12伏或从电压源获得的24伏直流电源。

结构特点

永磁直流电机的永磁体由圆柱形钢定子保持，这些电源就像的磁通量的返回通道。转子像电枢一样供电，它包括换向器片、绕组槽和传统直流电机中的电刷。永磁直流电机使用的永磁体分为三种，即铝镍钴磁体、陶瓷（铁氧体）磁体和稀土磁体。

• 铝镍钴磁铁用于额定功率在1kW-150kW范围内的电机。
• 铁氧体磁铁用于在kw（千瓦）以内电机中要便宜得多。
• 稀土磁铁由钐钴和钕铁钴制成。

工作原理

在永磁直流电机中，永磁体可以产生永久磁场，这些永磁体通过转子绕组内的电流激励的垂直场进行交流，因此可以产生机械扭矩。

当转子响应产生的扭矩旋转时，定子和转子磁场之间的位置可以减小，并且扭矩将在90度旋转中反转。为了保持转子上的扭矩，永磁直流电机包括一个换向器，设置在转子轴上。

换向器激活向定子的电流供应，从而在两个磁场之间保持稳定的角度=90度。由于电流在绕组之间频繁流动，如转子扭曲，因此每个定子绕组内的电流真正以与电机磁极数和速度相对应的频率交换。

应用电路

永磁直流电机的电路图如下所示。由于在永磁直流电机中可以用永磁体产生磁场，因此不需要在永磁直流电机等效电路中绘制励磁线圈。

电枢的电压供应将包含电枢电阻的下降以及电压供应的中断，这可以用电机的反电动势抵消，因此电机的电压方程由下式给出：

V = IR + Eb

在上面的等式中，I=电枢电流、R=电枢电阻、Eb=反电动势、V=电源电压。

功能特性

永磁直流电机的特性可以参看下图：

从上图可以看出，永磁直流电机的特性与直流并联电机的速度、转矩以及电枢电流特性相关。但是，在该类型的电机中，速度-转矩的特性比传统直流电机的更加线性。

优缺点

永磁直流电机优点和缺点包括以下几点内容：

• 尺寸相对较小。
• 价格相对便宜。
• 不需要励磁绕组，也没有励磁电路中的铜损。
• 主要缺点是气隙内工作磁通的产生能力有限。不过，当前由于一些最新的磁性材料，例如钐钴和钕铁硼的使用，这个问题在一定程度上得到了解决。

主要应用

永磁直流电机的应用包括以下几方面内容：

• 适用于汽车，用于操作挡风玻璃刮水器和清洗器，向上移动下部窗户，驱动空调和加热器的鼓风机。
• 这些用于计算机驱动器、电动玩具行业。
• 适用于食品搅拌机、电动牙刷和移动吸尘器。
• 可用于方便的电动工具，如绿篱机、钻孔机等。

总结

简单来说，永磁直流电机是用永磁体建立磁场的一种直流电机。永磁直流电机广泛应用于各种便携式的电子设备或器具中，例如玩具，洗衣机，汽车启动器，雨刷，空调，电脑磁盘驱动器，热风机等等。