影响电机结构的主要因素是两个方面:一个是导磁材料性能,一个是导体材料性能。如果导体材料的导电性能好,我们就可以减小导线的线径,可以在磁场中,增加单位体积内的导线数量,电动机产生的电动力就会加大。

磁场的强弱,取决于绕组圈数(匝数)和绕组中的电流(安培)大小,专业的说法就是磁动势。理论上我们可以在绕组中通过施加足够的电压产生足够大的电流,建立一个强大的磁场。问题是导磁材料的磁通不随着绕组电流的加大而加大,导磁材料的磁场强度并不会随着绕组中的电流的增加而增加。这种现象我们称为磁饱和。

易发彩登陆出现磁饱和后,通常我们解决的办法是增加导磁材料的尺寸,所以有时我们看到电动机的体积比较大就是因为导磁材料所占的比例大的原因。可以说减小电动机体积的途径主要取决于铁磁材料的性能。所以寻找优异的铁磁材料,就是我们努力的方向。

磁性材料有两种:一种是用来导磁的软磁材料,一般用作励磁的铁芯;一种是用来充磁的硬磁材料,作为永久磁铁。

电动机功率与哪些因素有关

图中的绕组用来构建旋转磁场

软磁材料突破的可能性不太大,但我们在硬磁材料上取得了很大成绩,可以说是突破性的成果。

电机的核心问题就是磁场的強度问题,不管用什么办法,只要能把磁场的強度增加就能解决体积过大的问题。所以,我们可以从两个方向考虑问题,在定子上我们用软磁材料,而在转子上使用硬磁材料。把转子的铁磁换成被充磁的具有高強磁性的永磁体。近几年前,不到十年吧,我们己经可以把它的磁场密度做以很大,能够弥补定子软磁材料磁通不大、磁场強度不高的问题,于是交流同步电动机诞生了。

用在动车组上的希土永磁电机

易发彩登陆交流同步电动机就是用软磁材料做定子的导磁材料,并利用其绕组产生旋转磁场。转子使用被充磁后的硬磁材料,其磁极被定子旋转中的磁极牵拉形成钮矩,向外输出机械能。

就此,我们制作出了没有电刷或换相器的、启动转距较大且机械特性比较硬的电机。所谓硬机械特性,通俗的解释就是电机的出力不随速度变化而变化,起步的出力与高速运行时的出力基本一致。

电动机功率与哪些因素有关

电动汽车上的轮毂电机

由于这种电动机的启动转距大、速度比较高的特点,被广泛应用于电梯,高铁列车等空间受限止的场合。并且它的传动机构特别简单,几乎不需要减速装置,能够直接与机械负荷连接,比如电动车及混合动力汽车等。

但由于调速和起步的需要,磁场的旋转速度要用变频的办法进行调节,所以这种电机必须配备变频器进行控制。

我们再说说导体材料,现在有一种叫超导体的材料,在一定的温度下,它的电阻值为零,但它的使用要有一定的条件:一是要在低温的环境中使用,超导材料在常温下很难做到电阻为零的状态。二是电流的大小范围有限制。在超导状态中,并不意味着电流可以无穷大,只能在一定的电流值的范围内导体才能保持超导状态,如果超出范围材料就会失去超导性能。

超強磁场会使周围物质形态发生变化

但无论怎样,超导材料比现在我们用的任何导线性能要好的多。由于上述的原因,目前只在高附加值的项目中使用,比如磁悬浮等。据说在我国航母上的电磁弹射器中也有应用。

相信,虽着新材料的不断问世,我们的电机一定会做到体积小、功率大。

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