永磁發(fā)電機（機械能轉化為電能的發(fā)電裝置）
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永磁發(fā)電機
機械能轉化為電能的發(fā)電裝置
永磁發(fā)電機是指由熱能轉變的機械能轉化為電能的發(fā)電裝置。由法國最先研制成功。
概念
在今直流電動(dòng)機中，用直流電流來(lái)產(chǎn)生主極磁場(chǎng)的勵磁方式，稱(chēng)為電流勵磁；若用永久磁體取代電流勵磁，以產(chǎn)生主極磁場(chǎng)，則此種電機稱(chēng)為永磁電動(dòng)機。
永磁發(fā)電機具有體積小，損耗低，效率高等優(yōu)點(diǎn)，在節約能源和環(huán)境保護日益受到重視的今天，對其研究就顯得非常必要。在許多情況下可以實(shí)現無(wú)刷化，因此其多為小型和微型電動(dòng)機所采用。采用變頻電源供電時(shí)，永磁電動(dòng)機亦可用于調速傳動(dòng)系統。隨著(zhù)永磁材料性能的不斷提高和完善永磁電動(dòng)機已在家用電器、醫療器械、汽車(chē)、航空和國防等各個(gè)領(lǐng)域內獲得了廣泛的應用。
簡(jiǎn)介
在這臺發(fā)電機中，皮克希裝上了一種最初的換向器，使發(fā)電機中產(chǎn)生的交流電變?yōu)槟転楫敃r(shí)的工業(yè)生產(chǎn)所需要的直流電，但是，皮克希的永磁式發(fā)電機有兩大明顯的缺點(diǎn)。第一，它的設備比較笨重，難以借提高轉速來(lái)提高功率，第二，它的原動(dòng)力是人力，這也難以靠提高轉速來(lái)獲得大功率的電流。
在皮克希改進(jìn)他的永磁式發(fā)電機的同時(shí)，其他一些人也對永磁式發(fā)電機進(jìn)行了研究，并作出了一些重要發(fā)明。1833年至1835年間，薩史斯頓和克拉克等人相繼發(fā)明了旋轉線(xiàn)圈電樞、靜止磁鐵結構等新裝置，這些新裝置的引入，使發(fā)電機的運轉部分大大減輕，從而提高了發(fā)電機的轉速。
此后，人們對發(fā)電機的原動(dòng)力裝置部分也進(jìn)行了改革，把手搖柄改為轉軸，改人手搖動(dòng)為蒸汽機帶動(dòng)，這樣，轉速有了大大的提高，所產(chǎn)生的電量也大大增加。
在上述兩個(gè)革新的基礎上，人們還進(jìn)行了其他一些革新。到了1844年左右，在法、德、英等國家，就已經(jīng)有龐大而笨拙的發(fā)電機給電解提供新的電源，并通過(guò)最初的電動(dòng)機給機器提供新的動(dòng)力了。
永磁式發(fā)電機的誕生，第一次把由熱能轉變來(lái)的機械能轉變?yōu)殡娔埽瑥亩谷祟?lèi)繼熱能之后又獲得了一種具有廣闊前景的新能源。
結構設計
永磁發(fā)電機與勵磁發(fā)電機的最大區別在于它的勵磁磁場(chǎng)是由永磁體產(chǎn)生的。永磁體在電機中既是磁源，又是磁路的組成部分。永磁體的磁性能不僅與生產(chǎn)廠(chǎng)的制造工藝有關(guān)，還與永磁體的形狀和尺寸、充磁機的容量和充磁方法有關(guān)，具體性能數據的離散性很大。而且永磁體在電機中所能提供的磁通量和磁動(dòng)勢還隨磁路其余部分的材料性能、尺寸和電機運行狀態(tài)而變化。此外，永磁發(fā)電機的磁路結構多種多樣，漏磁路十分復雜而且漏磁通占的比例較大，鐵磁材料部分又比較容易飽和，磁導是非線(xiàn)性的。這些都增加了永磁發(fā)電機電磁計算的復雜性，使計算結果的準確度低于電勵磁發(fā)電機。因此，必須建立新的設計概念，重新分析和改進(jìn)磁路結構和控制系統；必須應用現代設計方法，研究新的分析計算方法，以提高設計計算的準確度；必須研究采用先進(jìn)的測試方法和制造工藝。
控制問(wèn)題
永磁發(fā)電機制成后不需外界能量即可維持其磁場(chǎng)，但也造成從外部調節、控制其磁場(chǎng)極為困難。這些使永磁發(fā)電機的應用范圍受到了限制。但是，隨著(zhù)MOSFET、IGBTT等電力電子器件的控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，永磁發(fā)電機在應用中無(wú)需磁場(chǎng)控制而只進(jìn)行電機輸出控制。設計時(shí)需要釹鐵硼材料，電力電子器件和微機控制三項新技術(shù)結合起來(lái)，使永磁發(fā)電機在嶄新的工況下運行。
不可逆退磁問(wèn)題
如果設計和使用不當，永磁發(fā)電機在溫度過(guò)高（釹鐵硼永磁）或過(guò)低（鐵氧體永磁）時(shí)，在沖擊電流產(chǎn)生的電樞反應作用下，或在劇烈的機械振動(dòng)時(shí)有可能產(chǎn)生不可逆退磁，或叫失磁，使電機性能降低，甚至無(wú)法使用。因而，既要研究開(kāi)發(fā)適合于電機制造廠(chǎng)使用的檢查永磁材料熱穩定性的方法和裝置，又要分析各種不同結構形式的抗去磁能力，以便在設計和制造時(shí)采用相應措施保證永磁式發(fā)電機不會(huì )失磁。
成本問(wèn)題
由于稀土永磁材料目前的價(jià)格還比較貴，稀土永磁發(fā)電機的成本一般比電勵磁式發(fā)電機高，但這個(gè)成會(huì )在電機高性能和運行中得到較好的補償。在今后的設計中會(huì )根據具體使用的場(chǎng)合和要求，進(jìn)行性能、價(jià)格的比較，并進(jìn)行結構的創(chuàng )新和設計的優(yōu)化，以降低制造成本。無(wú)可否認，現正在開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品成本價(jià)格比目前通用的發(fā)電機略高，但是我們相信，隨著(zhù)產(chǎn)品更進(jìn)一步的完美，成本問(wèn)題會(huì )得到很好的解決。美國DELPHI（德?tīng)柛?/a>）公司的技術(shù)部負責人認為：“顧客注重的是每公里瓦特上的成本。”他的這一說(shuō)法充分說(shuō)明了交流永磁發(fā)電機的市場(chǎng)前景不會(huì )被成本問(wèn)題困擾。
永磁轉子特點(diǎn)
結構1：并聯(lián)磁場(chǎng)結構；轉采用鑄造壓制而成，里面嵌放永磁體，能量大、重量輕、體積小、整體結構牢固可靠，最大工作轉速大于15000轉/分。專(zhuān)利號；ZL96 2 47776.1 結構2：串聯(lián)磁場(chǎng)式結構；轉子采用鋼結構，表面按順序嵌放永磁鐵，轉子表面磁通強、重量輕、體積小、整體結構牢固可靠，最大工作轉速大于15000轉/分。專(zhuān)利號：ZL98 2 33864.3 整機穩壓系統特點(diǎn)：采用可控硅和二極管組成半控橋式整流電路。穩壓系統是一種斬波調制型穩壓裝置，其穩壓精度為正負0.1v，故該發(fā)電機具有能瞬間承受較大電流、運行可靠和耐用等特點(diǎn)，又因可直接利用發(fā)電機發(fā)出的交流電的反向電壓使可控硅自行關(guān)斷，故無(wú)需加關(guān)斷電路，使電路結構簡(jiǎn)單、可靠。
優(yōu)點(diǎn)
1：結構簡(jiǎn)單、可靠性高。永磁式發(fā)電機省去了勵磁式發(fā)電機的勵磁繞組、碳刷、滑環(huán)結構，整機結構簡(jiǎn)單，避免了勵磁繞組易燒毀、斷線(xiàn)，碳刷、滑環(huán)結構，整機結構簡(jiǎn)單，避免了勵磁式發(fā)電機勵磁式發(fā)電機勵磁繞組易燒毀、斷線(xiàn)，碳刷、滑環(huán)易磨損等故障，可靠性大為提高。
2：體積小、重量輕、比功率大。永磁轉子結構的采用，使得發(fā)電機內部結構設計排列得很緊湊，體積、重量大為減少。永磁轉子結構的簡(jiǎn)化，還使得轉子轉動(dòng)慣量減少，實(shí)用轉速增加，比功率（即功率、體積之比例）達到一個(gè)很高的值。
3：中、低速發(fā)電性能好。功率等級相同的情況下，怠速時(shí)，永磁式發(fā)電機要比勵磁式發(fā)電機的輸出功率高一倍，也就是說(shuō)，永磁式發(fā)電機的實(shí)際等功率等級的勵磁式發(fā)電機。
4：能顯著(zhù)地延長(cháng)蓄電池壽命，減少蓄電池維護工作。主要原因是永磁式發(fā)電機采用的是開(kāi)關(guān)式的整流穩壓方式，穩壓精度高，充電效果好。避免了過(guò)電流充電造成的蓄電池壽命縮短。永磁式發(fā)電機的開(kāi)頭式整流輸出對蓄電池采用小電流脈沖充電，相同的充電電流充電效果更好，從而延長(cháng)蓄電池的使用壽命。
5：效率高。永磁式發(fā)電機是一種節能產(chǎn)品。永磁轉子結構免去了產(chǎn)生轉子磁場(chǎng)所需的勵磁功率和碳刷、滑環(huán)之間磨擦的機械損耗，使得永磁式發(fā)電機效率大為提高。普通勵磁式發(fā)電機在1500轉/分至6000轉/分之間的轉速范圍內平均效率只有45%至55%，而永磁式發(fā)電機則可高達75%至80%。
6：采用自啟動(dòng)式穩壓器無(wú)需外加勵磁電源。發(fā)電機只要一旋轉就能發(fā)電。當蓄電池損壞時(shí)，只要發(fā)動(dòng)機處于運行狀態(tài)，汽車(chē)充電系統仍可正常工作。如汽車(chē)沒(méi)有蓄電池，只要搖轉手把或溜車(chē)，也可實(shí)現點(diǎn)火運行。
7：特別適合于在潮濕或灰塵多的惡劣環(huán)境下工作。
8：無(wú)線(xiàn)電干擾。永磁發(fā)電機無(wú)碳刷、無(wú)滑環(huán)的結構，消除了碳刷與滑環(huán)磨擦產(chǎn)生的無(wú)線(xiàn)電干擾；消除了電火花，特別適合于爆炸性危險程度較大的環(huán)境下工作，也降低了發(fā)電機對環(huán)境溫度的要求。
結構特性對比
1：永磁式發(fā)電機：結構簡(jiǎn)單，轉子磁場(chǎng)大，無(wú)勵磁繞組，無(wú)碳刷，無(wú)滑環(huán)，氣隙大，無(wú)觸點(diǎn)，整機唯一磨損部位是軸承。提高了產(chǎn)品可靠性，不用外接調節器，導磁體材料間距采用優(yōu)化設計，減少了漏磁，使發(fā)電機怠速性能好，出電路足。
勵磁式發(fā)電機：怠速發(fā)電性能差，電瓶容易放完電；發(fā)電機轉速在1500-6000轉/分區間效率只有40%-50%，效率低，因轉子存在勵磁線(xiàn)圈，整機溫升高；勵磁式發(fā)電機還極易出現碳刷、滑環(huán)損壞等問(wèn)題。
2：性能對比。（以28V、36A、1000W 發(fā)電機為例）
28V、36A、1000W 發(fā)電機 | 電流 (A) | 滿(mǎn)載轉速(r/min) | 平均效率（1500-6000r/min) | 調節電壓（V) | 負載特性（V) | 轉速特性（V) |
勵磁式 | 9 | 3500 | 0.45 | 28±0.3 | |△U|≤0.8 | |△U|≤0.5 |
永磁式 | 18 | 2800 | 0.8 | 28±0.2 | |△U|≤0.3 | |△U|≤0.2 |
3：體積溫升對比。如下表：
外徑（mm) | 長(cháng)度（mm) | 溫升（K) | 重量（kg) | |
勵磁式 | Φ142 | 180 | 75 | 6.5 |
永磁式 | Φ128 | 165 | 50 | 4 |
從以上性能、結構、體積等對比情況分析，永磁式比勵磁式發(fā)電機結構簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、性能優(yōu)越，低速時(shí)發(fā)電充足。JFYJ永磁發(fā)電機（3000W）和普通勵磁發(fā)電機（3000W）的體積重比較，如下表：
3000W | 外徑（mm) | 長(cháng)度（mm) | 重量（kg) |
JFYJ永磁發(fā)電機 | Φ171 | 265 | 12 |
普通勵磁發(fā)電機 | Φ200 | 310 | 24 |
前景
在工農業(yè)生產(chǎn)、日常生活和國防科技等方面得到了很大的利用，大有發(fā)展壯大之趨勢。大功率發(fā)電機往往在豪華與超豪華空調車(chē)上使用。怠速時(shí)用電量較大，勵磁式發(fā)電機只能通過(guò)增大主動(dòng)輪與發(fā)電機皮帶輪的速比來(lái)滿(mǎn)足該要求，而永磁發(fā)電機優(yōu)越的中低速發(fā)電性能正好能解決這個(gè)技術(shù)難題.
永磁發(fā)電機
車(chē)用空調安裝在車(chē)的側面，較接近地面，行駛過(guò)程中，灰塵，雜物易進(jìn)入發(fā)電機體內，很容易造成勵磁式發(fā)電機碳刷與滑環(huán)的接觸增大，從而影響發(fā)電機的正常工作；而永磁發(fā)電機無(wú)滑環(huán)，無(wú)碳刷，定轉子氣隙大，特別適合于在這種惡劣的工作環(huán)境下工作.
稀土釹鐵硼之魅力。“稀土之冠”釹鐵硼，一種獨特的稀有物質(zhì)，由于它有著(zhù)強大的載磁功能，它將成為21世紀工業(yè)革命的寵兒。而由它所引發(fā)的電機工業(yè)革命已成為世界各國電機專(zhuān)家、汽車(chē)專(zhuān)家的高度關(guān)注。據行內專(zhuān)家預測，21世紀的電機將會(huì )是永磁的世界。中國作為稀土之國，其蘊藏量占世界總量的80%，但對稀土的利用和開(kāi)發(fā)還不夠理想，相反，一些發(fā)達國家已充分認識到稀土的潛在價(jià)值，正在作深層的研究。中國應該象南非人開(kāi)采鉆石，中東人開(kāi)發(fā)開(kāi)油那樣開(kāi)發(fā)獨有的稀土資源，并將這一資源優(yōu)勢充分發(fā)揮。目前我們已經(jīng)在風(fēng)力發(fā)電項目中找到了深層開(kāi)發(fā)和利用稀土的突破口。
機房尺寸
發(fā)電機機房尺寸的說(shuō)明十分重要，給購買(mǎi)發(fā)電機廠(chǎng)商提供了直接的技術(shù)參數，也給機房設計者提夠了參數和數字依據。但有幾個(gè)問(wèn)題要注意：一，發(fā)電機擺放位置要有一定通風(fēng)空間，也就是長(cháng)寬高要多出一定位置比如維修檢查要有空間。二，發(fā)電機伸出煙管部分要有位置能夠達到規定安裝部分。三，導風(fēng)位置的外墻是否好安裝？能否有足夠空間擺放
基礎知識
發(fā)電機的組成；主要是三大部分，發(fā)動(dòng)機，電球，控制器。它是四沖程。有水冷，風(fēng)冷，油冷之分。
保養
發(fā)電機的常見(jiàn)故障很多，主要是平時(shí)保養不到位或保養不及時(shí)引起。發(fā)動(dòng)機部分和汽車(chē)沒(méi)區別要養成良好保養習慣。及時(shí)按標準去做像對待自己的愛(ài)車(chē)一樣對待發(fā)電機一樣可以做到未雨調繆
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尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒(méi)寫(xiě)！
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