低速大转矩永磁同步电动机设计

低速大扭矩交流变频电动机直驱转盘系统摘要：鉴于传统的钻机转盘已不能满足各类新型钻井工艺要求的状况，研制了一种新型直驱转盘系统。

该系统采用新研制的低速大扭矩交流变频电动机代替常规电驱动转盘的高速电动机，省去了大型减速箱这一中间传动机构，减少了中间的故障点，提高了传动效率，同时也更加方便转盘的维护与保养。

关键词：低速大扭矩，电动机引言转盘系统在钻井过程中起着非常重要的作用。

近年来，随着石油勘探开发工作的发展，钻井难度不断增加，钻遇地层日益复杂，石油勘探正在向更深的海域和陆地深处进行钻井，新型钻井工艺及特殊油气层开采需要发展的水平井、定向井和超深井等特殊钻井工艺技术不断出现，对转盘设备的性能提出了更高要求，也使得钻井转盘必须突破传统结构形式，以满足各类钻井工艺的要求一、低速大扭矩永磁同步变频电机主要性能优势永磁电机效率和功率因数高，节能效果显著。

永磁电机与异步电动机效率与功率因数与负载率之间的特性相比，具有明显的优越性，取消了机械装备的中间环节，提高了传动链效率。

去齿轮化，改变了原来机械装备的传动模式。

将永磁电动机与机械负载直接相连，消除了低速大转矩传动系统中的电机与机械负载之间的各个传动环节，大幅度简化了机械装备的传动链。

噪音小，无污染，免维护。

取消了减速机、液力耦合器等故障率高的机械装置，节省了日常维护费用、润滑费用及所耽搁的工作时间。

低速大扭矩直驱电机专用永磁同步变频电动机是拥有自主知识产权的新型转子结构及水冷定子结构实现变频起动同步运行的永磁电动机，兼有感应电动机和电励磁同步电动机特点。

针对原电机配套老式YR电机市场淘汰及效率低、功率因数偏低等缺点所开发的新型电动机，转子采用内嵌入稀土永磁材料实心结构，变频起动，运行时由转子永磁体提供磁场结合定子旋转磁场持电动机同步运行。

哲能效益。

有功节电量考核回报率是节能效果的一种最直观的体现，但更换永磁在改善功率因数、降低电网线路损耗无功补偿等方面意义重大。

永磁同步电机的转矩直接控制一、本文概述本文旨在探讨永磁同步电机（PMSM）的转矩直接控制策略。

永磁同步电机作为现代电力传动系统中的核心组件，具有高效率、高功率密度和优良的控制性能。

转矩直接控制作为一种先进的电机控制技术，能够实现对电机转矩的快速、精确控制，从而提高电机系统的动态响应性能和稳定性。

本文首先将对永磁同步电机的基本结构和原理进行简要介绍，为后续转矩直接控制策略的研究奠定基础。

随后，将详细阐述转矩直接控制的基本原理和实现方法，包括转矩计算、控制器设计和优化等方面。

在此基础上，本文将重点分析转矩直接控制在永磁同步电机中的应用，探讨其在实际运行中的优势和局限性。

本文还将对转矩直接控制策略的性能进行仿真和实验研究，评估其在不同工况下的控制效果。

通过对比分析，本文将提出改进和优化转矩直接控制策略的方法，以提高永磁同步电机的控制性能和运行效率。

本文将对转矩直接控制在永磁同步电机中的应用前景进行展望，探讨其在新能源汽车、工业自动化等领域的发展潜力。

本文的研究成果将为永磁同步电机的转矩直接控制提供理论支持和实践指导，推动其在现代电力传动系统中的广泛应用。

二、永磁同步电机的基本原理永磁同步电机（PMSM）是一种特殊的同步电机，其磁场源由永磁体提供，无需外部电源供电。

PMSM利用磁场相互作用产生转矩，从而实现电机的旋转运动。

PMSM的定子部分与常规电机相似，由三相绕组构成，用于产生电磁场。

而转子部分则装有永磁体，这些永磁体产生的磁场与定子绕组的电磁场相互作用，产生转矩。

PMSM的转矩大小和方向取决于定子电流的大小、方向以及永磁体与定子绕组磁场之间的相对位置。

PMSM的控制主要依赖于对定子电流的控制。

通过改变定子电流的大小、频率和相位，可以实现对PMSM转矩和转速的精确控制。

与传统的感应电机相比，PMSM具有更高的转矩密度和效率，以及更低的维护成本。

PMSM的工作原理基于法拉第电磁感应定律和安培环路定律。

当定子绕组通电时，会产生一个旋转磁场，这个磁场与转子上的永磁体磁场相互作用，产生转矩。

动力与电气工程随着科学技术的发展,越来越多的场合需要用到低速大转矩的驱动装置,普通电机转速较高,在日常应用中需辅助一定的减速机构,这既降低了效率,又造成设备上的浪费。

文献[5]提出根据pn=60f,在频率确定情况下,增加电机的极对数可大幅度地降低转速,同时输出较大转矩,这种电机可用于低速直接传动,能够省齿轮箱等笨重的减速机构,因此具有很好的应用前景。

本文提出的多极永磁同步电动机,在极对数数倍于普通电机的情况下,铁芯槽数并不提高太多,与极数接近,提高了电机的单位体积出力。

从文献[1]可知本电机的结构和设计方法均与传统电机有很多不同之处,与传统的永磁同步电动机相比,其显著的特点有:多极的磁路安排,绕组分配特殊;电机重量减轻,电机体积小,具有高功率密度(单位体积所产生的转矩大);具有自起动能力。

文章给出了设计方案,介绍了该电机的结构,然后给出了电机时步有限元仿真结果,并对仿真结果进行一定的分析研究,最后提出了设计的不足之处和需要改进的地方。

1 电机的基本设计方案1.1模型机规格此电机的极数为30,定子槽数为36,由于极槽数接近,与传统交流电机的一个极下有3相绕组的结构形式有较大差别,每极每相槽数为分数,即2/5。

电机永磁体嵌放于转子侧,采用内置切向式结构。

电机的主要尺寸是依照Y400-6系列电机的规格作为参考确定的。

永磁同步电动机为减小过大的杂散损耗,降低电动机的振动与噪声和便于电动机的装配,其气隙长度?一般要比同规格的感应电动机的气隙大。

所以此电机选用气隙时选了一个较大的值。

电机规格详细参数如下。

功 率:315kW 额定相电压:380V 额定频率:50Hz 额定转速:200r/min 额定转矩:1.504×104N ·m 定子外径:63cm 定子内径:49cm 气隙长度:0.25cm 转子外径:48.5cm 转子内径:20cm每槽导体数:24磁钢矫顽力:880kA/m 定子铁芯长:80cm 电机定子铁心材料:DW470-50硅钢片1.2电机主要参数依照《电机设计》中路的方法对电机进行初步设计[3],然后进行了程序编制,利用程序计算出有限元仿真时所用到的一些主要参数,计算结果如表1所示。

调速永磁同步电动机的电磁设计与磁场分析1 引言与传统的电励磁电机相比,永磁同步电动机具有结构简单，运行稳定；功率密度大;损耗小，效率高；电机形状和尺寸灵活多变等显著优点，因此在航空航天、国防、工农业生产和日常生活等各个领域得到了越来越广泛的应用。

随着电力电子技术的迅速发展以及器件价格的不断下降，越来越多的直流电动机调速系统被由变频电源和交流电动机组成的交流调速系统所取代,变频调速永磁同步电动机也应运而生。

变频调速永磁同步电动机可分为两类，一类是反电动势波形和供电电流波形都是理想矩形波（实际为梯形波）的无刷直流电动机，另一类是两种波形都是正弦波的一般意义上的永磁同步电动机。

这类电机通常由变频器频率的逐步升高来起动，在转子上可以不用设置起动绕组。

本文使用Ansoft Maxwell 软件中的RMxprt 模块进行了一种调速永磁同步电动机的电磁设计，并对电机进行了性能和参数的计算，然后将其导入到Maxwell 2D 中建立了二维有限元仿真模型,并在此模型的基础上对电机的基本特性进行了瞬态特性分析。

2 调速永磁同步电动机的电磁设计2.1 额定数据和技术要求调速永磁同步电动机的电磁设计主要包括主要尺寸和气隙长度的确定、定子冲片设计、定子绕组的设计、永磁体的设计等.通过改变电机的各个参数来提高永磁同步电动机的效率η、功率因数cos ϕ、起动转矩st T 和最大转矩max T .本例所设计永磁同步电动机的额定数据及其性能指标如下：计算额定数据:(1) 额定相电压:N 220V U U ==(2) 额定相电流：3N N N N N1050.9A cos P I mU ηϕ⨯== (3) 同步转速：160=1000r /min f n p= (4) 额定转矩：3N N 19.5510286.5N m P T n ⨯== 2.2 主要尺寸和气隙长度的确定永磁电机的主要尺寸包括定子内径和定子铁心有效长度,它们可由如下公式估算得到:2i11P D L C n '= N N N cos E K P P ηϕ'=， 6.1p Nm dp C K K AB δα=' 式中，i1D 为定子内径，L 为定子铁心长度，P '为计算功率，C 为电机常数。

永磁同步电机在低速下运行的研究摘要:永磁同步电机一般在高速运转时，转速平稳，波动小，但在低速运行时会产生很大转矩波动，本文以电梯中使用的永磁同步电机为例，详细介绍和分析了无齿轮低速永磁同步电动机(以下简称PMSM) 产生转矩波动的原因和消除转矩波动的种种对策。

关键词:低速永磁同步电动机;电梯;纹波转矩;齿槽转矩电力电子技术、钕铁硼永磁材料,以及具有快速运算能力的信号处理器DSP 的发展,为永磁同步电动机带来新的契机。

现代电梯所用的低速无齿轮永磁同步电动机就是一种新的曳引技术。

转子上的位置传感器,实时给出转子位置信息,在专用变频器供电下,始终实时控制定子电流综合矢量在q 轴上,从而使PMSM获得与直流电动机一样优良的转矩特性。

为了获得准确的平层精度,电动机必须在极低的转速甚至接近零转速时,保持运转平稳,且振动小,噪声低。

低速平稳性是宽调速永磁同步电动机一个重要的技术指标,因此对电动机设计带来严格要求。

1.PMSM谐波转矩产生的原因本设计是针对现代高性能电梯开展的,因此对电梯的平层精度、对乘客的舒适感、对减小驱动电机的振动和噪声,尤其对低速甚至在接近零转速时驱动电机运转的平稳性均有高的要求。

为此,必须尽可能减小转矩的脉动。

为产生恒定转矩,PMSM的感应电动势和电流应为正弦波。

但在实际电动机中,永磁转子的励磁磁场或定子绕组的空间分布都不是理想的正弦波,此外给定子供电的变频装置,虽已采用了快速电流跟踪控制技术,尽可能跟踪正弦波,但定子电流还不免含有高次谐波。

因感应电势和定子电流波形畸变所产生的谐波转矩称为纹波转矩。

而因定子齿槽的存在引起的脉动转矩,称为齿槽转矩。

以下分析上述两种谐波转矩产生的原因并讨论减小谐波转矩的措施。

1. 1 纹波转矩产生的原因以下定量分析磁场定向控制PMSM的纹波转矩。

假定:(1) 磁路不饱和,忽略交轴电枢反应的影响;(2) 不考虑转子永磁钢和转子铁心的阻尼效应;(3) 定子绕组三相对称,连接型式为Y型无中线,定子电流中不含3 次和3 次倍数的谐波,定子电流中亦不含偶次谐波。

永磁无刷EPS电机设计刘敏*1 孙江2发布时间：2023-05-27T08:16:48.107Z 来源：《工程管理前沿》2023年6期作者：刘敏*1 孙江2[导读] 汽车蓄电池电压为直流电压12V，决定了EPS无刷电机的工作电压是12V，确定了电流，电机的输入功率就确定了，之后确定EPS无刷电机其它参数，本设计方法以电机相电流为切入点和起始点，抓住EPS无刷电机主要矛盾，设计路线就比较清晰。

设计过程比较简单耗用时间较短。

1.贵州航天林泉电机有限公司苏州公公司江苏省苏州市 2150112.贵州航天林泉电机有限公司苏州公公司江苏省苏州市 215011摘要：汽车蓄电池电压为直流电压12V，决定了EPS无刷电机的工作电压是12V，确定了电流，电机的输入功率就确定了，之后确定EPS无刷电机其它参数，本设计方法以电机相电流为切入点和起始点，抓住EPS无刷电机主要矛盾，设计路线就比较清晰。

设计过程比较简单耗用时间较短。

关键词：汽车蓄电池；EPS无刷电机；电机设计；电机相电流随着节能减排和微电子技术的发展，车载电子助力转向系统（EPS）取代了传统液压转向系统的技术在过去20年间得到飞速的发展[1-2]。

目前国内，有刷电机在EPS电子助力系统上已经大批量配套，以德昌电机、凯宇电器、派尔福为代表的有刷EPS电机生产商，具备非常成熟的设计和制造能力[3-4]。

但是，有刷EPS电机本身的转矩转速特性注定了其在满足最大助力能力需求的条件下，很难去兼顾高速时候的响应性能，同时电机本身的扭矩常数偏低，受限于车上安装空间限制也导致它无法很好的应对包括B级及以上的乘用车领域的EPS系统[5-6]。

近年来，随着自动驾驶技术的日新月异，具有高可控性，快速响应能力的永磁无刷电机成为现代电子助力转向系统的首选电机[7-8]。

1 无刷EPS电机的结构及工作原理1.1 无刷EPS电机的结构无刷EPS电机的结构选择，不仅关系到电机的性能，而且还关系到整个EPS系统的性能是否最优，安装强度和寿命能否覆盖汽车的整个生命周期。

低速大转矩永磁同步电机及其控制系统共3篇低速大转矩永磁同步电机及其控制系统1低速大转矩永磁同步电机及其控制系统永磁同步电机是一种磁铁固定的电机，在工业生产中应用广泛。

低速大转矩永磁同步电机是其中一种，在许多应用场合广受欢迎。

本文将介绍低速大转矩永磁同步电机及其控制系统的工作原理、特点以及在不同领域的应用。

一、低速大转矩永磁同步电机的工作原理低速大转矩永磁同步电机是一种基于磁场共振原理来实现转矩输出的电机，其结构包括永磁体、定子和转子。

永磁体固定在定子上，输送直流电流产生轴向磁场，而定子上的绕组产生旋转磁场。

转子上的磁场与旋转磁场相互合作，使得转子受到的转矩最大化。

由于磁场共振效应，使得低速大转矩永磁同步电机在稳态运行时，能够产生更大的转矩输出，同时保持较高的效率。

二、低速大转矩永磁同步电机的特点1.具有高效率和高功率因数。

低速大转矩永磁同步电机的效率可以达到80%以上，功率因数可以接近1。

2.具有高精度和高性能。

低速大转矩永磁同步电机的转矩输出和转速能够实时控制，可以满足不同领域下的高性能和高精度要求。

3.工作稳定、可靠性高。

低速大转矩永磁同步电机适用于长期持续运转，并且不需要额外的机械结构来保证稳定性。

三、低速大转矩永磁同步电机的控制系统低速大转矩永磁同步电机的控制系统需要实现对转速、转矩和位置等参数的控制。

传统的控制方法包括PID控制、模型预测控制等，但是由于低速大转矩永磁同步电机的特殊性质，需要采用更加先进的控制方法。

现在广泛使用的控制方法有：磁场定向控制和磁场调制控制。

磁场定向控制是通过控制不同轴的磁场来实现对电机的转速和位置的控制。

磁场调制控制则是通过在电机不同部分施加不同频率的磁场以达到控制转速和转矩的效果。

四、低速大转矩永磁同步电机的应用由于其高效率、精度和稳定性，低速大转矩永磁同步电机在很多领域都得到了广泛应用。

在机床上，低速大转矩永磁同步电机可以带动机床的主轴，实现高精度和高速度的金属加工。

永磁同步电动机（PMSM）的齿槽转矩（Cogging Torque）是由于定子和转子齿槽结构之间的相互作用导致的一种非线性力矩，它在电机旋转过程中会引起周期性的扭矩波动，对电机平稳运行、低速性能及定位精度造成影响。

以下是一些常见的补偿方法：
1. 设计优化：
- 改变齿槽形状：通过采用斜槽、不等分槽或错齿技术来改变定子和转子槽的几何形状，减少齿槽效应产生的均匀间隔的磁场分布。

- 调整极槽配合：例如使用斜极技术，使得磁极与槽之间不对齐，从而分散齿槽转矩峰值。

2. 磁极弧度修正：
- 磁极弧度的微小变化可以减小齿槽转矩，通过精确计算和制造工艺实现磁极形状的小幅修正。

3. 电气补偿：
- 注入反向电流：通过控制算法，在电机运行时向定子绕组注入特定的反向电流，以抵消齿槽转矩的影响。

- 磁场定向控制系统中的补偿算法：在高级矢量控
制中，利用观测器或模型预测控制器（MPC）估计并实时补偿齿槽转矩。

4. 机械补偿：
- 转子或定子结构上的机械预加载，虽然这种方法不常见且实施复杂，但在某些特殊应用中可能会用到。

5. 软件补偿：
- 在伺服驱动器的控制软件中加入齿槽转矩补偿算法，根据电机特性和实际测量数据进行动态补偿。

6. 材料和制造改进：
- 使用高磁导率材料或者优化铁芯叠片的厚度和绝缘涂层，减少气隙不均匀性。

现代电机控制技术通常结合多种方法共同作用，以有效降低永磁同步电动机的齿槽转矩，并提高其整体性能。

低速大转矩永磁电机的转子散热问题陈丽香;解志霖;王雪斌【摘要】In this paper,the temperature rise was calculated by finite element method with a low speed and high torque permanent magnet motor,and the accuracy of the calculation method was verified by the experiment.The temperature rise of the motor was low,so the design was improved,the length of the iron core was shortened,the torque density was increased,and the material was saved.But in the improved motor,the high temperature of the rotor and permanent magnet(PM)can lead to PM demagnetization.Therefore,this paper has carried out the researching on this problem,the theoretical analysis and the calculation of fluid solid coupling method were used to solve the problem that the heating of the rotor of the improved motor.Firstly,the factors that affect the intensity of convective heat transfer were analyzed,and then the heating problem was solved by the installation of cooling wind thorn and rotor axial/radial ventilation duct.The heat dissipation effect of PM with different size of wind thorn was studied.The heat dissipation effect and temperature rise distribution of PM with the rotor axial/radial ventilation duct was studied.The accuracy of the research and the validity of the method were verified by the experiment.The research on the heat dissipation problem of the rotor has a certain guiding role for the design of the low speed and high torque permanent magnet motor%对一台低速大转矩永磁电机进行有限元温升计算,并在保证电机性能参数基本不变的情况下对电机进行改进设计,缩短了铁心长度,提高了转矩密度,节省了材料.但改进后电机的转子和永磁体温度过高,易使永磁体退磁.结合fluent流固耦合计算方法,首先理论分析影响对流换热强弱的因素,然后研究加装散热风刺的不同尺寸对永磁体散热效果的影响规律,以及开设转子轴向、径向通风道对永磁体散热效果和温升分布的影响.最后进行样机试验,与理论分析结果进行对比,验证了所提转子散热方法的有效性及计算的准确性.该方法对低速大扭矩永磁电机的设计有借鉴意义.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2017(032)007【总页数】9页(P40-48)【关键词】低速大转矩;永磁电机;转子散热;流固耦合;风刺;通风道【作者】陈丽香;解志霖;王雪斌【作者单位】沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心沈阳 110870;沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心沈阳 110870;中航工业贵阳万江航空机电有限公司贵阳 550018【正文语种】中文【中图分类】TM315电机在传统水冷或者自然风冷的冷却方式下，定子产生的热量更容易被冷却介质带走，转子和永磁体由于处在电机内部，散热远比定子困难。

永磁同步电动机矢量控制模型的设计与仿真交流调速理论包括矢量控制和直接转矩控制。

1971年，由F．Blaschke 提出的矢量控制理论第一次使交流电机控制理论获得了质的飞跃。

矢量控制采用了矢量变换的方法，通过把交流电机的磁通与转矩的控制解耦使交流电机的控制类似于直流电动机。

矢量控制方法在实现过程中需要复杂的坐标变换，而且对电机的参数依赖性较大。

直接转矩控制是1985年Depenbrock教授在研究异步电机控制方法时提出的。

该方法是在定子坐标系下分析交流电机的数学模型，强调对电机的转矩进行直接控制，对转矩进行砰一砰控制，无需解耦，省掉了矢量旋转变换计算。

控制定子磁链而不是转子磁链，不受转子参数变化的影响，但不可避免地产生转矩脉动，低速性能较差，调速范围受到限制。

而且由于它对实时性要求高、计算量大，对控制系统微处理器的性能要求也较高。

矢量控制的基本思想是在普通的三相交流电动机上设法模拟直流电动机转矩控制的规律，在磁场定向坐标上，将电流矢量分解成为产生磁通的励磁电流分量和产生转矩的转矩电流分量，并使得两个分量互相垂直，彼此独立，然后分别进行调节。

这样交流电动机的转矩控制，从原理和特性上就和直流电动机相似了。

控制策略的选择上是PID控制，传统的数字PID控制是一种技术成熟、应用最为广泛的控制算法，其结构简单，调节方便。

1 永磁同步电机的数学模型1.1 永磁同步电机系统的结构永磁同步电机的基本组成：定子绕组、转子、机体。

定子绕组通过三相交流电，产生与电源频率同步的旋转磁场。

转子是用永磁材料做成的永磁体，它在定子绕组产生的旋转磁场的作用下，开始旋转。

1.2 坐标变换坐标变换，从数学角度看，就是将方程中原来的一组变量，用一组新的变量来代替。

线性变换是指这种新旧变量之间存在线性关系。

电动机中用到的坐标变换都是线性变换。

在永磁同步电机中存在两种坐标系，一种是固定在定子上的它相对我们是静止的，即：α,β 坐标系，它的方向和定子三相绕组的位置相对固定，它的方向定位于定子绕组 A 相的产生磁势的方向，另一种是固定在转子上的旋转坐标系，我们通常称之为 d,q 坐标，其中 d 轴跟单磁极的 N 极方向相同，即和磁力线的方向相同，q 轴超前 d 轴 90 度下图所示。

永磁同步电机转矩永磁同步电机（PMSM）是一种利用永磁体产生磁场，通过控制器对电机电流的精确控制实现高效率、高功率密度的电机。

其转矩是电机最重要的性能参数之一，直接影响到电机的驱动能力和运行效果。

下面将对永磁同步电机的转矩进行详细的分析和讨论。

一、永磁同步电机的转矩概述永磁同步电机的转矩是指电机在运行过程中产生的旋转力矩，其大小取决于电机的磁场强度和电流大小。

在理想情况下，电机的转矩与电流成正比，与磁场的强度也成正比。

然而，在实际应用中，由于电机内部的各种损耗和外部因素的影响，转矩与电流和磁场强度之间的关系并非完全线性。

二、永磁同步电机的转矩控制对于永磁同步电机的转矩控制，主要是通过控制器对电机的电流进行精确控制实现的。

控制器通过对电机电流的采样和计算，实时调整电机的输入电压，从而控制电机的转速和转矩。

在控制器中，一般采用矢量控制或直接转矩控制等方法，这些方法通过对电流的解耦和计算，实现对电机转矩的精确控制。

三、永磁同步电机的转矩性能1.高效率：永磁同步电机由于采用了永磁体，减少了电枢反应的影响，提高了电机效率。

在额定负载下，其效率一般可达90%以上。

2.高功率密度：永磁同步电机具有较小的体积和重量，使得其功率密度远高于传统的异步电机。

这使得其在电动汽车、航空航天等领域具有广泛的应用前景。

3.低速大转矩：在低速时，永磁同步电机具有较大的转矩输出，这使得其在需要低速大转矩的场合具有优越的性能。

例如，在电梯、传送带等需要连续运转或者间歇性重载启动的场合。

4.调速范围广：通过控制器对电机电流的精确控制，永磁同步电机可以实现宽范围的调速。

这使得其在需要精确控制转速的场合具有优良的性能。

5.维护成本低：由于采用了永磁体，永磁同步电机的维护成本较低。

在正常运行条件下，其寿命可达数十年。

四、永磁同步电机的转矩问题1.电磁噪声：由于电磁场的不稳定性和转子的不平衡，永磁同步电机在运行过程中可能会产生电磁噪声。

为了降低电磁噪声，需要对电机的结构设计、制造工艺和控制器参数进行优化。

电动汽车用永磁同步电动机设计及研究发表时间：2018-03-13T16:26:08.477Z 来源：《电力设备》2017年第30期作者：赵建帮[导读] 摘要：伴随着世界经济的大踏步增长，人们生活水平得到提高的同时，对汽车的需求量迅速增加，汽车数量的增加导致石油和其它资源的消耗增加，同时汽车尾气的排气量迅速增加，致使资源和环境都受到了严重的影响。

（河北御捷车业有限公司河北邢台 054800）摘要：伴随着世界经济的大踏步增长，人们生活水平得到提高的同时，对汽车的需求量迅速增加，汽车数量的增加导致石油和其它资源的消耗增加，同时汽车尾气的排气量迅速增加，致使资源和环境都受到了严重的影响。

节能减排早已成为社会各界共同探讨的热点，使用电能代替其他短缺能源已成为一种共识，相对于石油资源的消耗带来的影响，电能的产生方式多样，产量充足，覆盖面广，而且能源利用率高，方便环保，所以电动汽车的研发是一种必然趋势。

关键词：电动汽车；永磁同步电动机；场路耦合引言随着全球能源和环境问题日益严峻，发展新能源汽车势在必行。

永磁同步电动机具有体积小、高效率、高功率密度、低损耗等优点，在电动汽车驱动电机产品中受到广泛的青睐。

作为电动汽车驱动系统的核心部件，其性能的好坏直接决定了整车的性能。

因此，精心设计性能优异的永磁同步电动机具有重要的现实意义和应用价值。

1 电动汽车用永磁同步电机的研究现状电力驱动汽车用永磁电动机控制系统是目前电动机领域的热门课题，而且已经获得了一些研究成果。

研究现状有以下几个方面：各类控制方法的研究，如矢量控制，直接转矩控制等；提高控制系统精确度，如通过改良位置检测传感器来提升系统精度；针对不同永磁电机及其拓扑结构采用不用的控制方法的研究，以此来达到提高电机的工作性能的目的；电机控制系统集成化，智能化，如改进控制系统的组成元件，如将DSP或FPGA等作为数据处理器大大提高了控制系统数据处理的能力；在电机控制应用各种控制策略，如模糊控制、神经网络控制、变结构控制、专家系统等；控制系统构成更加简单化，如不使用位置检测传感器的控制系统的研究。

关于电梯永磁同步曳引机的分析与探讨摘要：永磁同步曳引机是指一种新型的低速大力矩永磁同步电机直接驱动电梯的专用设备。

它以永磁材料作为电机的磁极，是一种新型的高效节能电机。

永磁同步曳引机的工作原理：当电动机在旋转时，转子上分布有多个永久磁铁，定子线圈中通以SPWM电源，通过改变定子线圈中的磁场大小和方向来改变电动机的转矩。

当电动机带动轿厢运行时，转矩通过与永久磁铁相连接的转子磁轭传递给曳引机上曳引轮，使其旋转与钢丝绳产生曳引力以克服轿厢重量和井道中所产生的摩擦力，从而将电梯曳引至楼层。

本文以永磁同步曳引机为例，阐述了电梯曳引机的结构和工作原理，分析了电梯曳引机的常见故障，提出了电梯曳引机的节能、降噪、防振、安全等方面的技术措施。

关键词：电梯；永磁同步；曳引机；节能引言电梯永磁同步曳引机是一种新型的驱动方式，该驱动方式是将变频驱动控制方式与永磁同步电机相结合，从而产生的一种新型的驱动方式。

电梯永磁同步曳引机是通过使用永磁材料，将永磁体作为一种特殊的磁性材料，利用其自身具有的良好特性，将其应用于电梯领域，从而大大提高电梯运行的可靠性和稳定性。

同时该驱动方式采用了SPWM方式，从而能够将电能转化为机械能，在不改变电机工作状态的前提下，进一步提高了电梯的运行效率。

根据永磁同步曳引机与直流电机之间的关系可知，二者在工作原理上是存在一定区别的，前者具有功率因数高、节能、无启动冲击等优点。

1永磁同步曳引机的结构和工作原理永磁同步曳引机是在转子磁轭上安装了磁钢，N、S极分布排列，数量与电机极数一致形成电机的励磁磁场。

当定子通过变频器提供SPWM电源后，产生旋转磁场，定子线圈在永磁体旋转时产生反电动势，转子带负载随定子旋转磁场以相同的旋转速度运行，则把电能转换成机械能。

永磁同步曳引机是一种典型的机电耦合系统，通过直接驱动轿厢，节省掉传统的齿轮箱，可以将电机功率减小，电梯节能运行效率提高30%以上。

永磁同步曳引机主要由机械结构、永磁同步电动机、制动系统、反馈元件等组成。

低速大转矩永磁同步电动机的转子结构及永磁体设计策略摘要：本文在探讨永磁同步电机与低速大转矩永磁同步电机概念后，分析转子机构的设计策略以及永磁体的优化设计。

仅以本文设计成果，为我国电机企业借鉴参考，形成永磁同步电机开发的全新思路。

关键词：永磁同步电机；永磁体；转子结构；转子支架中图分类号：TM341 文献标识码：ARotor Structure and Permanent Magnet Design Strategy of Low Speed High Torque Permanent Magnet Synchronous MotorHao Shuangge, Hongyan, Yan Shuqing, Wang ShengGuizhou Aerospace Linquan Motor Co., Ltd. Guizhou Guiyang 550000Abstract: After discussing the concepts of permanent magnet synchronous motor and low-speed high torque permanent magnet synchronous motor, this paper analyzes the design strategy of rotor mechanism and the optimization design of permanent magnet. Based solely on the design results of this article, it is intended to serve as a reference for Chinese motor enterprises and form a new approach for the development of permanent magnet synchronous motors.Keywords: Permanent magnet synchronous motor; Permanent magnet; Rotor structure; Rotor bracket在国家环保政策不断深入以及永磁材料价格逐渐区域稳定的环境之下，我国永磁同步电机的应用范围越发广泛，且应用经验不断丰富、积累，大量企业均以永磁同步电机取代了以往的异步电机，从而基于低速大转矩永磁同步电机的优势提升企业生产效率。

低速大扭矩永磁直驱电机是一种特殊类型的电机，它结合了永磁同步电机和直驱技术。

其原理如下：
1. 永磁同步电机原理：永磁同步电机是一种将永磁体放置在转子上，与定子中的电磁绕组形成磁场耦合的电机。

当定子绕组通电时，会产生旋转磁场，而永磁体的磁场则与之同步，从而产生转矩。

2. 直驱技术原理：传统电机通常通过减速装置将高速低扭矩的转动转换成低速高扭矩的输出。

而直驱技术则省略了减速装置，直接将电机的输出轴与负载相连，从而实现高效率和高控制性能。

低速大扭矩永磁直驱电机结合了以上两种原理，其特点如下：
1. 永磁同步电机的优势：由于采用永磁体作为转子，永磁同步电机具有高效率、高功率密度和响应迅速等特点。

同时，永磁体的磁场强度较大，可以产生较大的转矩。

2. 直驱技术的优势：由于省略了减速装置，直接将电机输出与负载相连，可以避免传统电机中传动系统的能量损失和故
障。

同时，直接驱动负载可以实现更精确的控制和更快的响应速度。

综上所述，低速大扭矩永磁直驱电机通过结合永磁同步电机和直驱技术，实现了高效率、高功率密度和高控制性能。

它在一些需要低速大扭矩输出的应用领域，如工业机械、电动汽车等，具有广泛的应用前景。

变频调速永磁同步电动机的设计随着科技的不断发展，变频调速技术日益成为工业领域中重要的节能技术之一。

变频调速技术通过改变电源频率，实现对电动机的速度控制。

在众多类型的电动机中，永磁同步电动机因其高效、节能、高精度控制等优点，逐渐得到广泛应用。

本文将探讨变频调速永磁同步电动机的设计方法。

变频调速技术主要通过改变电源频率来改变电动机的转速。

根据异步电动机的转速公式 n=f(1-s)/p，其中n为转速，f为电源频率，s为转差率，p为极对数，可知当f改变时，n也会相应改变。

变频调速技术具有调速范围广、精度高、节能等优点，被广泛应用于各种工业领域。

永磁同步电动机是一种利用永磁体产生磁场的高效电动机。

其特点如下：效率高：永磁同步电动机的磁场由永磁体产生，可降低铁损和额定负载下的铜损，从而提高效率。

节能：由于其高效率，永磁同步电动机在长期运行中可节省大量能源。

调速性能好：永磁同步电动机的转速与电源频率成正比，因此可通过变频调速技术实现对电动机的速度精确控制。

维护成本低：永磁同步电动机结构简单，故障率低，维护成本相对较低。

变频调速永磁同步电动机的设计原则是在满足额定负载要求的前提下，尽可能提高电动机效率，同时确保调速性能优越。

为此，设计时需考虑以下几个方面：(1)优化电磁设计：通过合理选择永磁体的尺寸和位置，以及优化定子绕组的设计，降低铁损和铜损。

(2)转子结构设计：保证转子的强度和稳定性，同时考虑散热问题，防止因转子故障导致电动机损坏。

(3)控制系统设计：选择合适的控制算法和硬件设施，实现对电动机速度的精确控制。

(1)明确设计需求：根据应用场景和负载要求，确定电动机的功率、转速、电压、电流等参数。

(2)选择合适的永磁材料：根据需求和市场供应情况，选择合适的永磁材料，如钕铁硼等。

(3)设计定子结构：根据电磁负荷要求，设计定子的槽数、绕组形式等结构参数。

(4)优化转子设计：根据强度和稳定性要求，设计转子的结构形式，选择合适的材料和加工工艺。

车辆工程技术10车辆技术基于台架试验的电动汽车用永磁同步电动机设计分析韩　健（江淮汽车新能源乘用车公司新能源汽车研究院,合肥 230000）摘　要：电动汽车用永磁同步电机的设计、仿真及优化、测试，已经作为电动汽车行业一个单独的发展方向和分支迅速发展。

通过本文的研究，可以掌握永磁电机设计的基本方法改进措施，对我国永磁同步电机事业的发展，加速电动汽车取代燃油汽车的更迭步伐，都具有积极的意义。

关键词：电动汽车；永磁同步电动机；设计1　永磁同步电动机设计的基本要求 （1）为了满足电动汽车的正常运行及启停、变速、爬坡等工况下的运行要求，需要保证电动机的低速大转矩及高速恒功率运行，同时需要保证电动机具宽调速范围以满足电动汽车对于车速的要求。

（2）要求电机的运行效率尽可能高，同时在各种不同的运行工况下都具有最佳的转矩/效率输出，以保证电动汽车在一次充电完成后具有尽可能高的续航距离。

（3）由于电动汽车车体空间有限，要求驱动电机的体积不宜过大，同时受限于电动汽车整车重量的要求，要求电动机在体积小、重量轻的同时能保证其具有足够大的机械强度以适应震动颠簸的路况。

（4）电动汽车的驾驶上要满足运行平稳，当电机驱动系统出现故障时，必须有相应有效的安全保护措施。

2　永磁同步电动机分类 （1）径向磁通永磁同步电机。

径向磁通永磁同步电机主要结构部分包括定子和转子两部分，组合形式有内转子、外转子两种结构形式,如图1所示。

定子部分主要由硅钢片叠压而成的铁芯以及由铜线或者铜导体组成的绕组，定子槽型尺寸和绕组的连接方式以及结构可以根据设计要求进行相应的设计；转子部分主要由硅钢片叠压而成的转子铁芯和一定排列结构的永磁材料，以及转轴组成。

（2）轴向磁通永磁同步电机。

图2是典型轴向磁通永磁同步电机结构示意图，为单定子-单转子结构，大块的永磁体易产生涡流损耗，所以一般对永磁体进行分块，以减小涡流损耗；此外也会对永磁体的形状进行优化，以削弱齿槽转矩。

永磁低速同步电动机的原理永磁低速同步电动机是一种重要的电动控制机械设备，它将电能转变为机械能，应用在家电、机械、纺织、精密仪器等行业。

它具有可靠性高、启停性能好的特点，已成为重要的电源转换设备。

那么，低速同步电动机的原理都有哪些呢？一、物理原理永磁低速同步电动机的基本结构和工作机理是由三个部分组成，即定子、转子和旋转磁场。

定子是由固定的线圈组成，把它当作一个电感，即被磁化后的定子。

转子是一个永磁体，它有一组磁极，当地磁场旋转时，它也会随之旋转，从而形成一种机械力。

旋转磁场是一个由定子产生的磁场，该磁场可以不断延伸，形成一个旋转的磁场，当电动机的转子处于磁场旋转的轨道上时，转子就会被强迫旋转，从而使转子有相应的制动力来调整其旋转速度。

二、电机原理低速同步电动机的主要发动原理是电动机即发电机定子的磁场在转子电感线圈上产生一个转矩，转矩既可以来源于转子电感线圈上的高压电压，也可以来源于地磁场。

当高压电压作用于转子电感线圈上时，它能够驱动转子旋转，产生转矩；当进入到定子磁场时，它可以连接到定子线圈上，定子线圈将外部电压转换为内部电压，产生转矩。

两者共同作用使转子发生转动，从而使电动机达到一定速度。

三、输出特性低速同步电动机的输出特性与高速同步电动机的输出特性有很大的不同。

因为它的定子和转子是相互耦合的，所以它的输出特性受到定子和转子的参数变化的影响，而且也受到重力和机械参数的影响，这就是它的特性更加复杂的原因。

四、应用低速同步电动机主要用于低频或低速的场合，比如铁路机车的驱动系统，家电，汽车等行业。

此外，它也可用于空气净化器，水处理，精密检测等方面，由于它可以精确控制转速，可以很好的满足精密的机械作业，同步电动机的使用更加广泛。

综上所述，永磁低速同步电动机的原理包括：物理原理、电机原理、输出特性以及应用。

它具有可靠性高、启停性能好的特点，已成为重要的电源转换设备，它的应用更加广泛，可以为精密的机械作业提供更可靠的控制机制。