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法律研究永磁直流（PMDC）电机 – 结构、工作原理和速度控制
永磁直流（PMDC）电机是一种直流电机的类型，其磁极由永磁体构成。图 1 显示了 2 极永磁直流电机的横截面图。
在 PMDC 电机中，永磁体磁极被径向磁化并安装在电机定子的内圆周上。定子还充当磁通量的返回路径。PMDC 电机的转子具有传统的直流电枢，带换向器和电刷。
在永磁直流电机中，转矩是由轴向载流转子导体与永磁体磁极产生的磁通量之间的相互作用产生的。
图 2 显示了 PMDC 电机的等效电路。由于永磁直流电机的磁通量是由永磁体产生的，因此在等效电路中没有显示励磁绕组。
在传统的直流电机中，产生的反电动势由下式给出：
$$\mathrm{𝐸_{𝑏} = 𝑘\:φ\:𝑁 … (1)}$$
产生的电磁转矩为
$$\mathrm{τ_{𝑒} = 𝑘\:φ\:𝐼_{𝑎} … (2)}$$
在 PMDC 电机中，磁通量是恒定的，因此公式 (1) 和 (2) 被修改为：
$$\mathrm{𝐸_{𝑏} = 𝑘_{1}\:𝑁 … (3)}$$
$$\mathrm{τ_{𝑒} = 𝑘_{1}\:𝐼_{𝑎} … (4)}$$
其中，𝑘1 = 𝑘 φ 称为 PMDC 电机的转矩常数，其值取决于磁极数、电枢导体数等。
PMDC 电机速度控制
参考 PMDC 电机的等效电路，我们得到
$$\mathrm{𝑉 = 𝐸_{𝑏} + 𝐼_{𝑎}𝑅_{𝑎} = 𝑘_{1}\:𝑁 + 𝐼_{𝑎}𝑅_{𝑎}}$$
$$\mathrm{𝑁 =\frac{𝑉 − 𝐼_{𝑎}𝑅_{𝑎}}{𝑘_{1}}… (5)}$$
从公式 (5) 可以看出，PMDC 电机的速度和转矩可以通过电枢电压控制法、电枢电阻控制法和斩波器控制法进行控制。
由于 PMDC 电机的磁通量是恒定的，因此磁通量控制法不能用于控制 PMDC 电机的速度。因此，在 PMDC 电机中无法获得高于基速的速度。因此，这些电机适用于需要低于基速的电机速度的应用场合。
PMDC 电机的优点
与传统的直流并励电机相比，PMDC 电机具有以下几个优点：
PMDC 电机不需要励磁绕组，因此没有励磁绕组铜损。
与传统的直流电机相比，PMDC 电机的效率更高。
由于 PMDC 电机不使用励磁绕组，因此其尺寸比传统的直流电机紧凑。
由于磁场是由永磁体产生的，因此 PMDC 电机不需要励磁装置。
对于分数千瓦额定功率的应用，PMDC 电机更便宜且经济。
PMDC 电机的缺点
永磁直流电机存在以下缺点：
由于永磁体不能产生高磁通密度，因此 PMDC 电机中每安培产生的电磁转矩较小。
存在磁极退磁的风险，这可能是由大电枢电流或长时间过载引起的过度发热造成的。
即使电机未在使用，PMDC 电机的磁场也始终存在。因此，电机应完全封闭，以防止任何异物被永磁体吸引，从而避免对电机造成损害。
在 PMDC 电机中，电枢反应无法得到补偿，因此磁场的强度可能会因电枢反应的退磁效应而减弱。
由于 PMDC 电机的磁通量是固定的，因此难以控制永磁直流电机的速度。
PMDC 电机的应用
PMDC 电机用于各种应用，从分数到几马力不等。以下是 PMDC 电机的一些应用：
PMDC 电机用于汽车中，用于操作挡风玻璃刮水器和清洗器、升降车窗、驱动加热器和空调的风扇。
PMDC 电机用于计算机驱动器。
PMDC 电机用于玩具行业。
PMDC 电机用于电动牙刷。
用于便携式真空吸尘器。
用于食品搅拌机。
还用于便携式电动工具，如钻头、锯子、修剪器等。
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