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低速直驱电机采用变频器驱动,当极数设计到达一个上限时,速度再降低会导致频率较低。变频器在频率较低时,PWM的占空比减小,波形较差,会导致波动和速度不稳定。所以特别低转速的直驱电机,控制也比较困难。目前超低转速的电机,有采用磁场调制电机方案的,以采用较高的驱动频率。低速永磁直驱电机主要可以采用风冷和液冷。风冷主要采用独立风机的IC416冷却方式,液冷可以是机壳油冷或水冷(IC71W或者IC71U7),可根据现场的条件确定。在液冷方式下,热负荷可以设计较高,结构更加紧凑,但要注意增加永磁体的厚度,防止过电流去磁。 对于有速度精度和位置精度控制要求的低速直驱电机系统,需要增加位置传感器,并采用有位置传感器的控制方式;另外启动时有大转矩要求时,也需要采用有位置传感器的控制方式。虽然采用永磁直驱电机可以取消原来减速机构,并降低维护成本,但设计不合理会导致永磁直驱电机成本过高,并且系统效率下降。一般来说,增加永磁直驱电机的直径可以降低单位转矩的成本,所以直驱电机可以做成一个大圆盘,直径较大,叠长较短。但直径的增大也存在限值,过大的直径会使得机壳和轴的成本增加,甚至结构材料会逐渐超过有效材料的成本。所以设计直驱电机需要优化选择长径比,使得电机总体成本较低。最后还是强调一下永磁直驱电机,还是属于变频器驱动的电机,其电机功率因数的高低影响的是变频器输出侧的电流,只要在变频器的容量范围内,功率因数的高低对性能影响较小,也不会影响到电网侧的功率因数。因此,电机的功率因数设计,因尽量使得直驱电机工作在MTPA方式,即用最小的电流产生最大的转矩。其重要原因是直驱电机的频率一般较低,铁耗远远小于铜耗,采用MTPA方式,可以最大限度地降低铜耗。技术人员不应该受传统并网异步电动机的影响,通过电机侧的电流大小来判断电机是否高效是没有根据的。
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