1、永磁式直流电机机电系统模型的建立主讲人：授课老师：永磁直流电机是用永磁体建立磁场，实现直流电能转换为机械旋转的一种直流电机永磁直流电机与传统他励直流电机特性类似永磁体取代其定子上的励磁系统结构简单、体积小广泛用于家电、办公设备、电动工具医疗等领域永磁式直流电机概述永磁式直流电机概述永磁式直流（DC）电机是一个通过磁性耦合将电能转化成机械能的装置。其最基本的组成包括两部分：转子（或电枢）和定子。定子是由永磁体构成的,用来产生磁场。转子是由绕在铁芯上的电磁线圈构成的。转子产生的电磁场与定子产生的永磁场相互作用,从而使转子发生旋转。电机的换向器是由安装在转子末端轴上的两片半圆型金属铜片构成的,每个转
2、子绕组的末端都与其中的一片铜片相连。静止的电刷紧贴换向器,为转子绕组提供直流电流。右图是该电机的基本结构示意图。图1 永磁体直流（DC）电机的基本结构示意图 下图是DC电机的等效电路图。其中,La和Ra为转子绕组的等效电感和等效电阻,Vc是转子绕组旋转时切割永磁场的磁力线产生的内部电压（常称为电动势）。永磁式直流电机的数学建模图2 DC电机的等效电路图 根据电路回路的电压平 系 永磁式直流电机的数学建模avcaaLaaaRacLaRaakVidtdLVRiVVVVV ）（1 0同时其中，kv由永磁体的磁通密度、转子绕组的数目以及铁芯的物理性质决定的速度常数（反电势系数）。a是转子旋转的角速度。
3、将上面的式子代入方程（1）中，得到：0a a a a a v adV i R L i kdt （2）根据电机的力矩平衡关系可以得到 0e LT T T T （3） 其中,Te是电机的电磁力矩，T是驱动转子加速度 动的力矩，T是转子速度产生的力矩，而TL 是电机的 力矩。式（3）中的 为e t aT k iadT Jdt AT B 其中，kt 由永磁体的磁通密度、转子绕组的数目以及铁芯的物理性质决定的力矩常数。J 是转子 电机 的转动 。B 个机 旋转系 的 常数。永磁式直流电机的数学建模将上 的 系代 式（3）， 0t a a a Ldk i J B Tdt （4）式（2） （4），得到DC电
4、机的 ：a v aa a aa a aLa a ad R k Vi idt L L Ld k B Tidt J J J （5）（6）成 式 LaaaatavaaaaTVJLiJBJkLkLRidtd1001永磁式直流电机的数学建模下 系统的传 数：（5）和（6） 换， )(1)()()0()()(1)()0()( )(sTJsJBsIJksssVLLksILRIssILaataaaasaavaaaaa定 的，currency1电机的“为fi， fl 的 都是 的 ，上 方程成BJssTsIksRsLsVsksILataaaaava)()()()()(（永磁式直流电机的数学建模上 永磁式”电机的模 结构图， 图（3） 。aa RsL 1 kt BJs 1kvVa(s) +-+-Ia(s) Te(s)TL(s)a图3 永磁式”电机的结构图永磁式直流电机的数学建模上 个电动机的传 数为：JLkkBRsJLBLJRsJLksVssGavtaaaaataa 2)()()( 永磁式直流电机的数学建模
