Исполнительные двигатели с обычным якорем и возбуждением от постоянных магнитов

Эти двигатели отличаются от рассмотренных двигателей обычного использования только тем, что основной их магнитный поток создается не обмоткой возбуждения, а постоянными магнитами, которые располагаются на статоре и заменяют обычные полюсы с обмоткой возбуждения.

Преимущества двигателей с постоянными магнитами по сравнению с двигателями постоянного тока, имеющими обмотки возбуждения, можно сформулировать следующим образом:

- отсутствие потерь мощности на возбуждение, что обусловливает более высокий КПД, достигающий даже у двигателей малых мощностей (в несколько ватт) 60...70%;

- отсутствие источника питания для обмотки возбуждения;

- практически полная независимость основного магнитного потока машины от изменений температуры и колебаний напряжения сети.

Эти преимущества двигателей с постоянными магнитами способствуют все более возрастающему их применению как в следящих системах, так и автоматизированных приводах. В последнее время в технике получают широкое применение не только двигатели с постоянными магнитами малых мощностей, но и двигатели средних и больших мощностей.

Отсутствие потерь мощности на возбуждение позволяет увеличить ток якоря и потери в его обмотке без увеличения температуры нагрева (а значит, без увеличения габаритных параметров якоря), что приводит к увеличению вращающего момента (М ≈ФI_я), развиваемого двигателем, а следовательно, и отдаваемой им мощности P = Мn. Именно поэтому такие двигатели иногда называют высокомоментными.

С целью уменьшения искрения под щетками — получения удовлетворительной коммутации при увеличенных токах якоря, что имеет место в переходных режимах (при пуске, остановке, реверсе), в которых, как правило, большую часть времени работают исполнительные и высокомоментные двигатели автоматических систем, обмотки якорей выполняют с большим числом N_c секций, а коллекторы — с большим числом N_K коллекторных пластин (N_c = N_K). Это позволяет уменьшить число витков в каждой из секций, а следовательно, и значения ЭДС (е_к) коммутируемых секций, наводимых в них в процессе коммутации (ЭДС вращения e_вр, ЭДС самоиндукции e_L, ЭДС взаимоиндукции е_т и ЭДС трансформации е_тр).

Стоимость двигателей с постоянными магнитами, несмотря на кажущуюся их простоту, часто не ниже, а даже выше стоимости двигателей с обмоткой возбуждения. Объясняется это высокой стоимостью и дефицитностью целого ряда материалов, идущих на изготовление постоянных магнитов (например, самария, кобальта), а также трудностью их механической обработки, поэтому длительное время двигатели с постоянными магнитами выпускались на небольшие мощности.

В последнее время получили широкое распространение недорогие ферритобариевые и другие магниты, обладающие высокой удельной энергией за счет большой коэрцитивной силы материалов. Это позволило проектировать и выпускать двигатели с постоянными магнитами большой номинальной мощности (на десятки киловатт). Двигатели некоторых серий большой мощности имеют встроенные тахогенераторы.

На рис. 10.2 представлена конструкция микродвигателя постоянного тока с постоянным магнитом серии ДПМ, получившего широкое распространение. Его недостатками являются нетехнологичность и сравнительно дорогой кольцевой постоянный магнит из сплава типа ЮНДК.

Рисунок 10.2. Конструкция исполнительного двигателя с постоянным магнитом:

1-концевые части из цинкового сплава; 2- постоянный магнит; 3- якорь с коллектором

В последние годы была разработана целая серия ДП микродвигателей постоянного тока исполнения Р09 с дешевыми феррито-бариевыми постоянными магнитами. По своим характеристикам такие двигатели весьма близки к двигателям серии ДПМ.