异步起动永磁同步电机设计

异步电机结构开发永磁电机时，结构设计注意事项一、磁路设计在永磁电机的磁路设计中，应关注以下几个方面：1.磁通路径的设计：永磁电机的磁通路径是实现电机转矩输出的关键。

合理设计磁通路径的长度、宽度和厚度，以及选择合适的磁性材料，可以提高电机的转矩密度和效率。

2.磁极设计：磁极的形状、尺寸和排列方式对电机的性能有重要影响。

应优化磁极设计，以提高电机的气隙磁场和转矩密度。

3.磁性材料选择：选择合适的磁性材料是实现电机高性能的关键。

磁性材料应具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积等特点，以保证电机的高效运行和稳定工作。

二、机械强度在永磁电机的结构设计过程中，机械强度的考虑至关重要：1.转子强度：由于永磁电机采用高磁场强度的永磁体，转子的机械强度要求较高。

应合理设计转子的结构，确保其具有足够的刚度和稳定性。

2.结构件强度：电机的机座、端盖和轴承等结构件应具有足够的机械强度和刚度，以支撑电机的整体结构和承受运行过程中的振动和力矩。

3.热应力：电机运行过程中，由于温度变化引起的热膨胀和收缩会产生热应力。

应考虑热应力对机械强度的影响，并采取措施降低热应力的影响。

三、冷却系统永磁电机在运行过程中会产生大量热量，因此，冷却系统的设计对于保证电机的可靠性和性能至关重要：1.冷却方式选择：应根据电机的具体应用和性能要求选择合适的冷却方式，如自然冷却、强制风冷或水冷等。

2.散热设计：应合理设计散热系统，确保电机在运行过程中的热量能够及时散发，避免过热对电机性能的影响。

3.流体动力学分析：对于采用流体冷却的电机，应对流体的流动和传热进行详细分析，优化冷却系统的设计。

四、振动噪声永磁电机的振动和噪声是影响其性能和舒适性的重要因素，因此在结构设计时应关注以下几个方面：1.振动源分析：分析电机运行过程中产生振动的来源，如电磁力、转子不平衡等，并采取相应措施减小振动。

2.减振设计：通过优化电机结构的动态特性，减轻振动。

例如，合理布置支撑和减振装置，改善结构的刚度和阻尼特性。

特点
具有高效、节能、结构简单、体 积小、重量轻、可靠性高等优点 ，适用于家用电器、电动工具、 医疗器械等领域。
工作原理
异步起动
电动机在启动时，由于单相交流电源 的特性，会产生脉动磁场，从而带动 转子旋转，实现异步起动。
永磁同步运行
电动机运行时，转子上的永磁体产生 的磁场与定子上的磁场相互作用，使 电动机进入永磁同步运行状态。
驱动电路是控制电机运行的关 键部分，它的设计需要考虑电 机的电流和电压要求等因素。
保护电路设计
保护电路可以确保电机的安全 运行，它的设计需要考虑各种
可能的异常情况。
03 试制过程
材料选择与采购
永磁体材料
选择具有高磁能积和良好稳定 性的永磁体材料，如稀土永磁 材料，以确保电机性能和可靠
性。
线圈材料
测试方法
按照标准测试方法，对单相异步起动永磁同步电动机进行空载和负载测试，记录 相关数据。
性能参数分析
空载性能
分析电机的空载电流、电压、功率因数等参数，以评估电机 的效率、损耗和电磁设计。
负载性能
在电机加载不同负载时，观察电机的电流、电压、转矩等参 数的变化，分析电机的过载能力、启动转矩和运行稳定性。
单相异步起动永磁同步电动机设计 与试制讲解材料
contents
目录
• 单相异步起动永磁同步电动机概述 • 设计部分 • 试制过程 • 性能测试与评估 • 案例分析与实践
01 单相异步起动永磁同步电 动机概述
定义与特点
定义
单相异步起动永磁同步电动机是 一种基于永磁体励磁的电动机， 能够在单相交流电源下实现异步 起动和永磁同步运行。
评估与优化建议
评估
根据测试结果，对单相异步起动永磁 同步电动机的性能进行综合评估，分 析其优缺点。

Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｉ ｈ ｓ ｅ ｄ ｐ ｒ ａ ｅ ｔｍ ａ ｎ ｔｓ ｎｃ ｏｎｏ ｓ ｍ ｏｔ ｒ ｓｇ ｆ ｈ ｇ ｐ ｅ ｅ ｍ ｎ ｎ ｇ ｅ ｙ ｈｒ ｕ ｏ ｌｎ － ｔ ｒ ｉ ｇ ｗｉｈ ｌ ａ ｉ ｅ ｓ ａ ｔｎ ｔ ｏ ｄ
Ｗ ａ ｇ Ｙａ ｐ ｎ ｎ ｎ ｉｇ Ｈｕ ｎ ｕ ｋ ｉ ａ ｇ Ｙ ｎ ａ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ａ ｇ ｓ ｅ ｄ ｐｅｍ ａ ｅ ｔｍ ａ ｎ ｔｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓｍ ｏ ｏ ｉ ｅ ｓａｔｎ ｔ ｏ ｄ ｆ ｒｔｘ ｉ ａ ｈｉｈ—ｐ ｅ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｔ ｒｌ —ｔｒｉ ｇ ｗｉ ｌ ａ ｏ ｅ ｔｌ ｍ ． ｎ ｈ ｅ ｃ ｉ ｒ ａ ｅ ｉ ｅ ｎ ｔｉ ｐ ｒ Ｆｉｌ ｉｔ ｂ ｉ ｎ ｉ ｈ ａ ｈ ｎ ｓａ ａｙ ｅ ｙ ｕ ｉｇ ｆｎ ｔ １ ｈ ｎｅｙ ｗ ｓ ｄ ｓｇｎ ｄ ｉ ｈ ｓｐａ ｅ ． ｅ ｄ ｄ ｓｒ ｕｔ ｎ ｔｅ ｍ ｃ ｉ ｅ ｗａ ｎ ｌｚ ｄ ｂ ｓｎ ｉ ｅ ． ｉ ｏ ｉ ｅ ｅ ｅ ｔｍ ｅｈ ｄ，ｎｏ ｌ ａ ｅ ｋ ｇ ｏ ｆ ｃ ｅ ｔａ ｄ ｅ ｆ ｃｉ ｅ ｐｏｅ ａ ｃ ｃ ｅ ｆｃｅ ｔｗｅ ｅ ｃ ｌｕ ａｅ ｃ ｕ ｍ ｎ ｔ ｏ —ｏ ｄ ｌａ ａ ｅ ｃ ｅｆ ｉｎ ｎ ｆｅ ｔｖ ｌ ｒ ｏ ｆｉｉｎ ｒ ａｃ ｌｔｄ ａ ｃ ． ｉ
ｎ ｎ ｇ ｅ ｉ ｎ ｉ ｎ ｏｎ ｓａｔｎ ｏ ｑＨ ｎ ｉ ｅ ｓａｔｎ ｈ ａ ｔ ｒｓｉ ｆｔｅ ｍ ａ ｈｎ ｒ ｎ ｅ ｔ。 ｅ ｔｍａ ｎ ｔｄ ｍｅ ｓｏ ｔｒｉ ｇ ｔ ｒ ｅ ａ ｄ ｌｎ —ｔｒｉ ｇ ｃ ａ ｃｅ ｔｃ ｏ ｈ ｃ ｉｅ ｗｅ ｅ ｉ ｖ ｓｉ ｒ ｉ ｇ ｔｄ ｓ ｅ ｉｌｙ Ｗ ｈ ｎ ｔ ｅ ａ ｅ ｐ ｃ ａｌ ． ｅ ｈ ｍ ａ ｎｅ ｌｎ ｔ ｈ ｄ ｓｇ ｅ ｍ ｏｏ ｉ ５ Ｉ Ｔ ｓ ｏ ｔ ｒ ｔ ａ ｔ ｅ ｔ ｃ ｇ ｔ ｅ ｇ ｈ ｏｆ ｔ ｅ ｅ ｉ ｎ ｄ ｔ ｒ ｓ Ｉ Ｉ ｈ ｒｅ ｈ ｎ ｈ ｓａ ｋ Ｕ ｌｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｅ ａ ｅ ｓａ ｔ ｇ ｔｒ ｕ ｓ１ ４ ｉ ｓｌｒ ｅ ｈ ｎ ｔ ｅ ｒ ｔ ｏ ｑｕ ｅ ｇ ｈ，ｔ ｖ ｒ ｇ ｔｒｉ ｏ ｑ ｅ ｉ ． ６ ｔｍｅ ａｇ ｒｔ ａ ｈ ａｅｔ ｒ ｅ ｗｈｃ ｎ ｕ ｅ ｉ ｅ ｓａ ｔ ｎ ｉｈ ｉ ｓ ｒ ｓｌ ．ｔｒ． ｎ

永磁电机专题永磁同步电动机异步起动过程分析白增程韩雪岩唐任远(沈阳工业大学特种电机研究所，沈阳110023)摘要作为衡量同步电动机性能的一个重要要指标，永磁同步电动机的起动性能的研究也越来越多地受到人们的关注．基于上述考虑，本文针对永磁同步电动机的异步起动过程，通过运动方程和电磁场计算两种法进行了仿真研究，并通过试验，对比验证了仿真结果。

关键词：永磁同步电动机；异步起动；电磁场R es ear ch on St a r t i ng-up Per f orm ences of Per m a ne nt M agnetSynchr onousM ot or sB ai Z e ngc heng H an X ueya n T ang R e nyua n(Shenyan g U ni ve rs i t y of T echnol ogy R es ear ch I nst i t ut e of S pec i a l E l ect r i c M achi nes，Shenyang110023)A bs t r act A s t he i m port a nt s ynchronous m ot or per f orm ance m aj or i ndex，per m anent m ag nets ynchr onous m ot or st ar t i ng per f or m ance re s ear c h al s o m o r e and m o r e m a ny r ece i ves peopl e’S at tent i on．B as ed on t he above consi de r at i on，t hi s ar t i cl e i n vi ew of per m anent m ag net s ynchr onous m ot or l ine—s t artpr oc es s，ca l cul a t e d t w o ki nd of l aw t hr ough t he m ot i on e qua t i on and t he e l e ct r om agnet i c f i el d t o cond uct t hes i m ul a t i on re se ar ch，and t hr ough t he use exper i m ent，t he con t r a st has conf i r m ed t he si m ul a t i on r esul t．。

关键词
异步起动 ； 永磁 同步潜油电机 ； Ｃ Ａ Ｄ设计
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ８ － ７ ２ ８ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ ． ０ ５
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｍ３ ５ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ８ － ７ ２ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ － ０ ０ １ ６ － ０ ３
康彦婷 ， 邱 智轩 ， 王大 伟 ， 宋 建 伟
（ 齐齐哈 尔工程 学 院 ， 黑龙 江 齐齐哈 尔 １ ６ １ ０ ０ ５ ）
摘 要 对四极异步起 动永磁 潜油 电机 进行了设 计研究 ， 利用 Ｖ ｉ ｓ ｕ ａ ｌ Ｂ ａ ｓ ｉ ｃ语 言开发 了异步
起动永磁 同步潜油电机 的计 算机辅助设计软件 。该异步起动 永磁 潜油 电机 的 Ｃ Ａ Ｄ设计 系统软件 有效地集 电机 电磁 计算 、 性 能计算 、 优化设计 、 图形输 出和 文件 操作等于一体 ， 能简单 、 友好 、 灵活 地辅助 电机设计者进行 异步起动 永磁潜油 电机 的设计与优化工作。
第 第卷 ４ ８ １ （ 总 雾 第 期 １ 删 ７ ５ 期 ） （ Ｅ Ｘ Ｐ Ｌ Ｏ Ｓ Ｉ Ｏ Ｎ — 一 Ｐ Ｒ Ｏ Ｏ Ｆ Ｅ Ｌ Ｅ Ｃ Ｔ Ｒ Ｉ Ｃ Ｍ Ａ Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ｅ ）
爆电机 侨 ｂ
异 步 起 动 永磁 同步 潜油 电机 的 Ｃ Ａ Ｄ设 计
ＣＡＤ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ａｓ ｙ ｎｃ ｈｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ｌ ｙ － Ｓｔ ａ ｒ ｔ ｅ ｄ Ｓｕ ｂｍｅ ｒ ｓ ｉ ｂｌ ｅ ＰＭ Ｓ Ｍ
Ｋ ａ ｎ ｇ Ｙ ａ ｎ ｔ ｉ ｎ ｇ， Ｑ ｉ ｕ Ｚ ｈ ｉ ｘ ｕ ａ ｎ ， Ｗ ａ ｎ ｇ Ｄ ａ ｗ ｅ ｉ ， ａ ｎ ｄ ｓ Ｏ ｎ ｇ Ｊ ｉ ａ ｎ ｗ ｅ ｉ

一、永磁同步无齿轮曳引机与有齿轮曳引机相比有哪些优点？1 体积小、重量轻伊士顿电梯引进和技术转化的永磁同步曳引机采用高性能钕铁硼稀土永磁材料和现代永磁电机设计技术，使曳引机的功率传输密度大大提高，取消了传统有齿轮曳引机的齿轮减速机构（齿轮减速箱），实现了曳引机的无齿轮传动，使得曳引机的整个体积缩小30%左右，重量减轻30%左右。

2 噪音低、振动小由于取消了齿轮减速机，有效降低了曳引机传输系统的噪音和振动，同时消除了传统有齿轮曳引机有可能发生的曳引机机械振动频率与建筑物固有频率发生共振现象,噪音下降可达10分贝.3 少维护或免维护齿轮减速机的取消，不用在使用齿轮油和每年1—2次的更换,大大减少了曳引机的维护成本和工作，使曳引机做到少维护甚至免维护。

4 效率高、节能永磁同步曳引机采用永磁体励磁，没有励磁损耗，电机本身效率提高，另外齿轮减速箱的取消，减少了曳引机曳引传动中的机械能量损耗，使整个曳引传动系统的效率大大提高（可达40%），功率减少30%左右,节能效果显著。

5 可靠性高曳引轮与制动轮采用整体结构形式，安全可靠性提高。

制动系统采用上电释放的双臂闸瓦刹车系统，双臂制动力矩达2.2倍额定转矩，安全性更高。

6 安装过程简化由于无齿轮永磁同步曳引机本身具有上行超速保护功能，不用在另外增加上行安全钳（额外增加上行超速保护装置），简化安装过程,减少故障点。

7.节约成本1)齿轮减速机的取消，不用在使用齿轮油和每年1—2次的更换;2)机房尺寸可以降低和缩小;二、我公司永磁同步无齿轮曳引机产品概况伊士顿电梯率先在国内通过 2.5M/S高速永磁同步无齿轮的国家电梯质量检验中心检验，各项性能指标均符合国家标准要求。

目前永磁同步无齿轮曳引机产品包括N（ESW800）和W(ESW1000)两个系列。

N(ESW800)系列为内转子结构，与普通电机结构相同，即电机的转子位于电机内部，定子位于转子外部并固定在机座内腔。

内转子结构适用于大载重量、高速度应用要求。

永磁同步电机与异步电机性能比较永磁同步电机与异步电机相比，具有明显的优势，它效率高，功率因素高，能力指标好，体积小，重量轻，温升低，技能效果显著，较好地提高了电网的品质因素，充分发挥了现有电网的容量，节省了电网的投资，它较好地解决了用电设备中“大马拉小车”现象。

1. 效率及功率因素异步电机在工作时，转子绕组要从电网吸收部分电能励磁，消耗了电网电能，这部分电能最终以电流在转子绕组中发热消耗掉，该损耗约占电机总损耗的20~30%，它使电机的效率降低。

该转子励磁电流折算到定子绕组后呈感性电流，使进人定子绕组中的电流落后于电网电压一个角度，造成电机的功率因数降低。

另外，从永磁同步电机与异步电机的效率及功率因数曲线(图1)可以看出，异步电动机在负载率（=P2/P n）<50%时，其运行效率和运行功率因数大幅度下降，所以一般都要求其在经济区内运行，即负载率在75%-100%之间。

(a) η--( P2/P n)cos--( P2/P n)(b) ϕ图1 永磁同步电动机与异步电动机的效率和功率因数1. 异步起动永磁同步电动机2.异步电动机永磁同步电机在转子上嵌了永磁体后，由永磁体来建立转子磁场，在正常工作时转子与定子磁场同步运行，转子中无感应电流，不存在转子电阻损耗，只此一项可提高电机效率4%~50%。

由于在水磁电机转子中无感应电流励磁，定子绕组有可能呈纯阻性负载，使电机功率因数几乎为1.从永徽同步电机与异步电机的效率及功率因数曲线(图1)可以看出，永磁同步电机在负载率>20%时，其运行效率和运行功率因数随之变化不大，且运行效率>80%. 2. 起动转矩异步电机起动时，要求电机具有足够大的起动转矩，但又希望起动电流不要太大，以免电网产生过大的电压降落而影响接在电网上的其他电机和电气设备的正常运行。

此外，起动电流过大时，将使电机本身受到过大电做力的冲击，如果经常起动，还有使绕组过热的危险。

因此，异步电机的起动设计往往面临着两难选择。

４－ ｌ ｎ ． ｔ ｒ Ｐｏ ｅ Ｌｉ ｅ Ｓ ａ ｔＰＭ ｙ ｈｒ ｎ ｕ ｂｍ ｅ ｓｂ ｅ Ｍ ｏ ｏ Ｓ ｎｃ ｏ ｏ ｓ Ｓｕ ｒ ｉ ｌ ｔｒ
Ｅｌｃｒ ｍ ａ ｎ ｔ ｓｇ ｎ ｔ ｒｉ ｇ Ｐ ｒｏ ｍ ａ ｃ ｉ ｕ ａｉｎ ｏ ｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉ Ｄｅ ｉｎ ａ ｄ Ｓ ａ ｔ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅＳ ｍ ｌｔ ｆ ｃ ｎ ｏ
真， 仿真结果验证了电磁设计的正确 『和可行 ｝并根据仿真结果对电机 Ｃ Ｄ软件程序进行完善。 生 生 Ａ 关键词 异步起动 ； 永磁同 步潜 油电机 ； 电磁设计 ； 起动过程 ； 仿真
中图分类号 ：Ｍ３ １ 文献标识码 ： 文章编号 ：０ ８７ ８ （０ １ ０ － ０ －４ Ｔ ４ Ａ １０ — １２ １ ）６０ １ ２ ０ ０
０ 引言
异步起动永磁同步潜油电机具有效率高 、 功率 因数高、 运行稳定性高 、 自起动等优点， 能 但潜油电 机 的具体 应用场 合和 特 殊 的结构 构造 使 得 难 以
实现 潜油螺杆泵 的低 转 速要 求与 其低 转 速潜 油 电 机配合使 用。本 文对 普通 永磁 同步 电动机 的设计 方法 进行 改进 ， 用 Ｖｓａ Ｂｓ 利 ｉ ｌ ａｉ ｕ ｃ开发 了四极 异 步 起动 永磁 同步潜油 电机 的电磁设计 Ｃ Ｄ软件 。 Ａ
行， 因此本文利用 Ａ ｓ 瞬态场对设计样机 的起 ｎｏ ｌ ｆ 动过程 进行 了 电磁场仿 真 。
１ 异 步起 动 永 磁 同步 电 动 机 起 动 过
任 王口
异 步起 动永 磁 同步 电动 机与 普通 感应 电动机
一
样， 在起动过程 中也要求具有ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ定 的起动转矩
倍数 、 起动 电流倍 数和最 小 转矩倍 数 。此外 ， ｊ 还 要求 电动机 具有 足够牵 入 同步能 力 。异步起 动 永

浅谈永磁电机的设计要点永磁电机是一种利用永磁体产生磁场来驱动电机转动的设备。

它具有体积小、效率高、响应速度快等优点，在现代工业中得到广泛应用。

永磁电机的设计要点是指在设计永磁电机的过程中需要考虑的一些关键因素，包括电机结构、永磁材料、磁路设计、绕组设计等方面。

本文将从这些方面来浅谈永磁电机的设计要点。

一、电机结构设计永磁电机的结构设计是永磁电机设计的首要考虑因素之一。

首先需要确定电机的类型，包括直流永磁电机、交流永磁同步电机、交流永磁异步电机等。

不同类型的电机具有不同的结构特点和工作原理，需要根据具体的使用需求来选择。

其次是确定电机的功率和转速范围，这将直接影响电机的尺寸和重量。

最后是确定电机的散热方式和防护等级，这些因素都将影响电机的可靠性和使用寿命。

二、永磁材料选择永磁电机的性能主要取决于永磁材料的选择。

常用的永磁材料有钕铁硼、钴磁铁、铁氧体等。

钕铁硼磁体具有优良的磁性能，适用于高性能永磁电机的设计，但价格较高；钴磁铁磁体具有良好的抗高温性能，适用于高温环境下的永磁电机；铁氧体磁体价格低廉，适用于一般性能要求的永磁电机。

在选择永磁材料时，需要综合考虑其磁性能、成本、温度特性等因素。

三、磁路设计磁路设计是永磁电机设计的关键环节之一。

良好的磁路设计能够提高电机的磁路传导能力，减小磁阻，提高电机的工作效率。

在磁路设计中需要考虑的因素包括磁路长度、磁路横截面积、气隙磁密等。

为了最大限度地提高磁路的传导性能，需要采用合理的磁路形状和加强磁路的连接，提高磁路的填充因子。

四、绕组设计绕组设计是永磁电机设计的另一个重要方面。

绕组设计直接影响电机的电磁性能和功率密度。

在绕组设计中需要考虑的因素包括电机的转子类型、绕组方式、导体材料和截面积等。

合理的绕组设计能够提高电机的工作效率和输出功率，减小电机的损耗和温升。

五、控制系统设计控制系统设计是永磁电机设计的重要组成部分。

永磁电机的控制系统主要包括电流控制系统和转速控制系统。

的损耗 ，杂散损耗直接 关系到 电机 效率
４４ ・电子 技术 与软 件工 程
Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ＆Ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ・ 电力电子
实 际 制 造 工 艺 ，采 取 相 应 的 措 施 ， 本 文 主 要 从 以 下几 个方 面来 综合 考 虑 。
３ ． １降低永磁 同步电机 的损耗 机 的振 动与噪声 ，以及便于 电动机 的装 转子 主要 由永磁 体、转子铁心 和转轴构 从 第 一节 分 析 可 知 ，要 降 低 永磁 配 ，其 气隙长度往 往 比同规 格的感应 电 成 ，转子 设计是永磁 同步 电机 设计 的关
机的铜耗 。降低铁耗 ，一般采 用单位损
下几方 面的影响 ：（ １ ） 在 较宽 的负载变 化 片结 构 基 本 上 也 相 同 ，此 处 采 用 叠 片 结
２ ） 要 构。根据异步起动永磁 同步 电机 的需要 ， 耗较小 的铁磁材料 ，永磁 同步 电动机 由 范 围，有 较高的功率 因数和 效率 ；（ （ ３ ） 要 满足 电机 的 定子 槽数 设 定为 ３ ６个 ，定子 每极 每 相 于采用永磁体励磁 ， 谐 波含量 比较丰富 ， 满足 电机 的启 动要 求 ； ４ ） 永磁体用量要尽量少 。 因此要 减小谐波造成 的 附加铁 耗 ，铁心 过载要求 ；（ 材料 可选用高性能 的硅钢片 。 ３ ． ２合理选择 气隙长度 槽数 ｑ为 （ ４ ）：
有 铜耗 、铁耗 、机械 损耗和杂散 损耗 ，
铁耗 的计 算主要 由三种方法 ：经验
测量线圈测 电压法与有限元法。 各 种损耗 占总损 耗的 比例 随其 功率 而变 公式法 、

ｔｅｎ ｎ ｌ ｅ ｒｍ ｔｅ ｔ ａ ｄ ｌ ｆｔｅｌ ｅｓａ ｔ ＭＳ ｗｉ ａ ｐ ｎ ｏ ｓｉ ｅｔｂｉ ｅ ｉ ｐ ｐ ｎ ｈ ｏ － ｎ ａ ａｈ ｍａ ｉ ｌ ｉ ｃ ｍｏ ｅ ｎ —ｔｒ Ｐ Ｍ ｔ ｄ ｍ ｉｇｌ ｐ ｓａ ｌ ｈ ｄ ｉ ｔ ｓ ａ ｅ ｏ ｈ ｉ － ｈ ｏ ｓ ｓ ｎｈ
（ ｉｅｓ ｒ Ｐ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ Ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓＭｏｏ， Ｌ ｎ —ｔ ｔ ｅｍａ ｅ ｔ ａ Ｍａ ｎ ｔ ｙ ｃ ｒｎ ｕ ｔｒ 简 称 Ｌ Ｐ Ｍ） 为 其 转 子 上 有 起 动 绕 组 （ 尼 Ｓ ＭＳ 因 阻
条 ） 既 可 以 实 现 直 接 起 动 ，又 可 以用 变 频 装 置 ， 来 控 制 ， 实 现 软 起 动 。Ｌ Ｐ Ｍ 的转 子 磁 路 结 Ｓ ＭＳ 构可 以 分 为 径 向式 、 切 向式 和 混 合 式 三 种 ，如 图
Ｍ ｏ ｏ ｔ ａ ｐｉ ｏｐｓ ｔ ｒｗｉｈ Ｄ ｍ ｎｇ Ｌｏ
Ｈ ｃ ａ ｇ ， Ｗａ ｇＪ ｎ ａ Ｗａ ｇＱｉｇ ｕＸｕ ｈ ｎ ｎ ｕ ｙ ｎ ， ｎ ｎ
ｆ ． ｉ ａ Ｓ ｔ ｌｉ ａ ｉ ｍ ｅＴ ａ ｋ ｎ ｎ ｎ ｒ ｌ ｐ ｒｍｅ ｔ Ｊ ａ ｇ ｉ ４ ３１ Ｃｈ ｎ ； Ｃｈ ｎ ａ ｅ ｌ ｅ Ｍ ｒｔ １ ｔ ｉ ｒ ｃ ｉ ｇ ａ ｄ Ｃｏ ｔｏ Ｄｅ ａ ｔ ｎ ， ｉ ｎ ｙ ｎ ２１ ４ ， ｉ ａ
关键 词 ：异步 起 动永磁 同步 电动机
中 图 分 类 号 ： Ｔ ５ ： Ｔ ４ Ｍ３ １ Ｍ３ １
多阻 尼 回路
数 学模 型
文 章 编 号 ： １ ０ —８ ２（０ １ ０ —０ ７５ ０ ３４ ６ ２ １） ８０ ２ —
文 献标 志码 ：Ａ

微电机MICROMOTORS第53卷第1期2020年 1月V v I.23. No 1Dec. 2020异步起动永磁同步电动机电磁振动特性及抑制措施的研究唐旭，林旭梅，朱文杰(青岛理工大学信息与控制工程学院，山东青岛266525)摘 要：现有关于永磁电机电磁振动的研究主要围绕单边开槽永磁电机展开，而异步起动永磁同步电动机的定转子双边开槽、永磁体内置于转子铁心内部，导致其电磁振动特性及抑制措施的研究难度大幅增加。

本文针对异步起动 永磁同步电动机的负载运行，提岀了一种新的电磁力解析分析方法，建立了不同阶数、频率的电磁力与电机定转子齿槽参数之间的明晰关系。

利用机械阻抗法计算了电机主要低阶电磁力的电磁振动响应，并得到了对电机电磁振动 起主要作用的低阶电磁力的频率。

进一步研究了通过改变定子齿宽抑制上述主要电磁力，并得到了相应的定子齿宽确定方法，利用有限元法验证了上述抑制措施的有效性。

关键词： 异步起动永磁同步电动机；负载运行；电磁力；解析分析；抑制措施中图分类号：TM351； TM341 文献标志码：A 文章编号：101-6848(2020)1-001-06Stady of Charccteristico and Suppression Metiodo of ElectrcmagnetieViOrction in Line-stare Permaneyi Magnei Synchrcnous MotorTANG Xc, LINXumei, ZHUWenjie(School of 1/00X10100 and Control Engineering , Qingdao University f Tectnolofy ,Qingdao SSan/on/ 266525, China)Abstrcct : TFie existing resenrch oo electromaagettc vinratioo of permdgegt mdaget motoro mainVp fochses oosingle sine slotten permdgegt mdaget motors. While the resenrch oo electromaaaet-c vinratioo characte/sticr ang suppressioo methoOs of liae-sta/ perrmamt maaget sypchrogoos motoro (LSPMSM) is vero dimichlt, be-chnso of the statoo ang rotoo slcOs as welV as the inte/oc permaaegt maagets. N this paneo , a gew analytichV analysis methoO of electromaageec forcc was prooosen wien LSPMSM ooerates ungec loat. TFiis methoO chg cleerep —u OU s U the relationsoin betoeen the electromaaget-c forces of dmeregt o /—s and freguegcies angthe parametero of the teeth ang sUns of statoo ang rotoo. TFie mechanicht impegagce methoO was cseg to cht- chlate the electromaagegc vinratiog resyonso of the main U wo /cs electromaanet-c forcc of the motoo, angthe f/quegcy of the low-oraeo electromaaget-c forcc wOich playeg a major rote in the electromaagegc vinra-hon of the motoo was oOtaigeg . Furthermore , the atove electromaaget-c force was sucpresseg bp changing the teeth width of statoo , ang the cegespongmg methoO to determige the teeth width of statoo was oOtaigeg . Tiefinite eUm —t methoO was use- to veritp the effectiveness of the anove suupression methoO.Key words : UgeothO permdgegtsypchronoos motoo ； onerating ungeo loat ； ekctromaaget-c forcc ；analyticht analysis ； sucpressioo methoOo 引言电机的振动噪声主要分为三类：电磁噪声、机械噪声、空气动力噪声，其中，电磁噪声是电机振动噪声的主要来源。

三相交流异步电机永磁同步电机和开关磁阻电机在结构上及工作原理1. 引言1.1 概述在现代电力系统中，电机是不可或缺的设备之一。

三相交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机是常用的三种类型，在工业生产、家用电器以及交通领域广泛应用。

本文将重点探讨这三种电机在结构上及工作原理方面的差异和应用领域。

1.2 文章结构本文分为五个主要部分，首先是引言部分，对文章进行概述，并列出文章结构。

接下来会依次介绍三相交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机的结构、工作原理以及应用领域。

最后是结论部分，对比分析结果并评价各种电机的优缺点，并展望其发展前景。

1.3 目的本文旨在提供一个全面深入的了解三相交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机在结构和工作原理上的差异，帮助读者更好地理解它们在不同领域中的应用优势与适用条件。

通过对这些电机种类进行综合比较与评价，读者可以更加准确地选择合适的电机类型以满足特定应用需求，并对其未来发展做出预测。

2. 三相交流异步电机2.1 结构三相交流异步电机是一种常见的电动机类型，它由定子和转子组成。

定子是由三个互相偏移120度的线圈组成，这些线圈通过电路与外部电源连接以产生旋转磁场。

转子由铜质或导体材料制成，并包含永磁体。

2.2 工作原理当交流电源通入定子线圈时，产生的旋转磁场引起了转子内的感应电势。

根据感应法则，轴向排列的导体会在旋转磁场中感应出环形电流。

这个环形电流创造了一个反向磁场，与旋转磁场相互作用并引起了转子运动。

因此，转子开始以稍低于旋转磁场速度的速度运动。

2.3 应用领域三相交流异步电机被广泛应用于各种行业和领域。

它们常见于家庭及工业设备中的泵、风扇、压缩机、传送带等机械设备上。

此外，在交通工具如列车、地铁以及飞机中也经常使用它们。

以上为文章"2. 三相交流异步电机"部分内容的详细描述。

3. 永磁同步电机:永磁同步电机是一种通过在转子上安装永磁体来实现同步运转的电机。

永磁同步电动机的原理与结构详解来源 |防爆云平台近些年永磁同步电动机得到较快发展，其特点是功率因数⾼、效率⾼，在许多场合开始逐步取代最常⽤的交流异步电机，其中异步启动永磁同步电动机的性能优越，是⼀种很有前途的节能电机。

永磁同步电动机永磁同步电动机的定⼦永磁同步电动机的定⼦结构与⼯作原理与交流异步电动机⼀样，多为4极形式。

图1是安装在机座内的定⼦铁芯，有24个槽。

图1—定⼦铁芯与机座电机绕组按3相4极布置，采⽤单层链式绕组，通电产⽣4极旋转磁场。

图2是有线圈绕组的定⼦⽰意图。

图2--同步电动机定⼦绕组永磁同步电动机的转⼦永磁同步电动机与普通异步电动机的不同是转⼦结构，转⼦上安装有永磁体磁极，永磁体在转⼦中的布置位置有多种，下⾯介绍⼏种主要形式。

永磁体转⼦铁芯仍需⽤硅钢⽚叠成，因为永磁同步电动机基本都采⽤逆变器电源驱动，即使产⽣正弦波的变频器输出都含有⾼频谐波，若⽤整体钢材会产⽣涡流损耗。

第⼀种形式：图3左图就是⼀个安装有永磁体磁极的转⼦，永磁体磁极安装在转⼦铁芯圆周表⾯上，称为表⾯凸出式永磁转⼦。

磁极的极性与磁通⾛向见图3右图，这是⼀个4极转⼦。

图3--表⾯凸出式永磁转⼦根据磁阻最⼩原理，也就是磁通总是沿磁阻最⼩的路径闭合，利⽤磁引⼒拉动转⼦旋转，于是永磁转⼦就会跟随定⼦产⽣的旋转磁场同步旋转。

第⼆种形式：图4中，左图是另⼀种安装有永磁体磁极的转⼦，永磁体磁极嵌装在转⼦铁芯表⾯，称为表⾯嵌⼊式永磁转⼦。

磁极的极性与磁通⾛向见图4右图，这也是⼀个4极转⼦。

图4--表⾯嵌⼊式永磁转⼦第三种形式：在较⼤的电机⽤得较多是在转⼦内部嵌⼊永磁体，称为内埋式永磁转⼦（或称为内置式永磁转⼦或内嵌式永磁转⼦），永磁体嵌装在转⼦铁芯内部，铁芯内开有安装永磁体的槽，永磁体的布置主要⽅式见图5。

在每⼀种形式中⼜有采⽤多层永磁体进⾏组合的⽅式。

图5--内埋式永磁转⼦的形式下⾯就径向式布置的转⼦为例做介绍。

图6是转⼦铁芯，为防⽌永磁体磁通短路，在转⼦铁芯还开有隔磁空槽，槽内也可填充隔磁材料。

技术发展对性能的影响
新型材料的应用：提高电机的效率、 减小体积和重量
冷却技术的改进：提高电机的散热 性能和可靠性
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
数字控制技术的进步：实现更精确 的电机控制和优化
先进制造工艺的发展：降低生产成 本和提高生产效率
THANKS
汇报人：XX
应用领域对比
永磁同步电机应用领域：电动汽车、工业 自动化、风力发电、医疗器械等
异步电机应用领域：家用电器、工业泵、 压缩机、传送带等
Part Five
优缺点分析
永磁同步电机的优点与缺点
优点：效率高、节能效果好、运行稳定可靠 缺点：成本高、维护成本也较高、对工作环境要求高
异步电机的优点与缺点
优点：结构简单、运行可靠、价格便宜、维护方便 缺点：效率低、功率因数低、调速性能差
异步电机的技术发展趋势
高效能：通过改进设计和制造工艺，提高异步电机的效率，降低能耗。
智能化：结合先进控制算法和传感器技术，实现异步电机的智能化控制，提高运行稳定性和可 靠性。
集成化：将异步电机与其他系统进行集成，实现更高效、紧凑的解决方案，满足特定应用需求。
可持续性：发展环保型的异步电机，减少对环境的影响，符合可持续发展的要求。
永磁同步电机与异步电 机性能比较
XX,a click to unlimited possibilities
汇报人：XX
目录
01 添 加 目 录 项 标 题
02 工 作 原 理
03 性 能 参 数
04 应 用 场 景
05 优 缺 点 分 析
06 未 来 发 展
Part One
单击添加章节标题
Part Two

异步起动永磁同步电动机技术条件及能效分级《异步起动永磁同步电动机技术条件及能效分级》随着环境保护意识的提高和节能减排政策的不断推进，电动机在工业和家庭应用中的重要性日益凸显。

传统的异步电动机由于其功率因数较低、能效较低等问题，使得人们对新一代电动机技术的研究和应用变得越来越迫切。

异步起动永磁同步电动机作为一种新兴技术，具有高效能、高功率因数等优势，逐渐受到业界的关注和重视。

异步起动永磁同步电动机技术要求在启动过程中，通过控制器对电机进行异步起动的同时，维持电机的工作频率与供电网的频率匹配，确保电机正常运行。

为了实现这一目标，异步起动永磁同步电动机需要具备以下条件：1. 启动性能稳定可靠。

电机在各种负载条件下都能够完成起动，并且具备良好的稳定性，不易发生异常情况。

2. 高效率。

电机的能效较高，能够将电能有效地转换为机械能，并减少能量的损耗，降低运行成本。

3. 高功率因数。

电机在运行过程中能够维持较高的功率因数，减少对供电网的负载和损耗，提高电网的负载能力。

4. 控制精度高。

异步起动永磁同步电动机的控制器需要具备高精度的控制能力，实现对电机启动和运行过程的精确控制。

为了推动异步起动永磁同步电动机技术的发展和应用，各国相关标准制定了相应的能效分级制度。

能效分级标准根据电动机的能效水平将其分为数个等级，以便用户在选购电动机时能够根据能效等级进行选择。

在能效分级标准中，通常使用字母和数字来表示不同的能效等级，比如IE1、IE2、IE3、IE4等。

其中，IE1为最低能效等级，IE4为最高能效等级。

较低等级的电动机能效较低，能量损失较大，而较高等级的电动机具备较高的能效和更低的能量损失。

近年来，随着电动机技术的不断创新和发展，越来越多的异步起动永磁同步电动机达到或超过了IE4的能效等级，为工业和家庭应用带来了更高的能效和经济效益。

总之，异步起动永磁同步电动机技术凭借其高效能、高功率因数等优势已经在各个领域得到了广泛应用。

5
永磁同步电机(PMSM)
永磁同步电机广泛应用于以下领域
电动汽车和混合动力汽车：由于其高效 节能和调速性能，适合用作动力源
工业自动化：用于高精度、高医疗器械和高精度仪器：需要高精度控 制和低噪音的环境
三相异步电机(ASM)
三相异步电机广泛应用于以下领 域
工业制造：用于驱动各种工 业设备，如生产线、泵和风 机等
建筑和农业：用于驱动泵、 风机和各种机械设备
2
永磁同步电机 (PMSM)
永磁同步电机是一种 笼型转子结构，转子 部分由导条和笼型端 环组成，这种设计使 得转子具有较高的机 械强度。转子上嵌有 永磁体，提供磁场。 定子部分由三相电枢 绕组组成，通常采用 分布式绕组方式
三相异步电机 (ASM)
三相异步电机具有一 个电枢绕组和一个励 磁绕组。电枢绕组在 定子上，而励磁绕组 在转子上。由于这种 结构，电机的运行需 要外部电源来产生磁 场
3
永磁同步电机 (PMSM)
永磁同步电机的工作 原理基于磁场同步控 制。转子上的永磁体 产生一个恒定的磁场 ，与定子绕组中的电 流相互作用，产生力 矩。通过控制定子绕 组中的电流，可以精 确控制电机的转速和 转矩
三相异步电机(ASM)
三相异步电机的工作原理基于磁场异步控制 。定子绕组中的电流产生一个旋转磁场，与 转子上的励磁绕组相互作用，产生力矩。电 机的转速略低于旋转磁场的转速，这是因为 转子上的励磁绕组与电源同步，而电枢绕组 与电源频率不同步
4
永磁同步电机(PMSM)
永磁同步电机具有以下性能特点
高效节能：由于转子上嵌有永磁体，无需励磁电流 ，因此电机效率高，特别是低速时
调速性能：通过控制定子绕组中的电流，可以实现 宽范围、高精度的调速