新型永磁外转子电机的设计与分析

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智能电机转子全参数测试仪设计及分析

作者：臧斌

来源：《硅谷》2014年第04期

摘 要 文章介绍电机转子测试方法，只要接触电机的三个极点，即可实现对电机转子极内断线、极间焊接不良、绕组与转子骨架之间是否有漏电，极间绕组的电阻值，绕组的耐高压的检测，进行全面检测，使检测智能化，实现一次接触全面测量，通过微处理器（Meage48）对以上检测的原始采集数据进行处理运算，便可以实现对各个检测项目实时快速的判断，并且把判断结果通过与微处理器I/O口并行连接的液晶显示器（LCD）显示，达到智能判断的人机交互界面。

关键词 电机转子；A/D转换；极点切换；Meage48；智能检测

中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）04-0023-02

电机在日常生活中无处不在，使我们的生活变得方便、现代化。直流电机的生产需要很多工序，为了保证质量，转子众多参数的测量是电机生产环节中必须的环节，转子全参数是保证电机特性的主要物理量，直接关系到电机的合格与否，电机转子断线、换相极点焊接不良、漏电一系列性能指标的测量，用普通的万用表，测试麻烦，而且效率很低，对一个转子的测量要测试3次，而且难以判断换相极点是否焊接良好，采用智能测量大大提高了测试速度，可大幅度提高生产效率。比起传统用万用表测量的方法，新方法方便之处是不言自明的，适合工业电机生产线使用，有着突出的优点和广阔的市场前景。这些参数涉及到电阻、电流的测量，而对电阻、电压的测量不是新鲜课题。但是，众多物理量的测量归根到底还是由传感器转换为电信号进行检测，关键是能否恰当地应用到生产实践中，如果能解决生产的实际问题，则大有研究价值。

1 方案提出、选择及确定

1.1 制作方案的提出

通过参观电机厂转子测试车间，发现对转子的测试用普通的万用表，测试起来比较麻烦，而且效率很低，电机厂也很头痛这个测试，因为电机厂每天的生产量多则几十万，少则几万，每个测试工人每天要测试上万个转子，如果用传统的测速方法，根本不可能完成，若要完成也就增加了劳动力成本。对于一些特殊的电机绕组线圈直径又很小，有的甚至低于0.14 mm，这样小的线径，在绕制过程中容易发生断线，但断线又被覆盖在绕阻线圈中，很难发现，而且一个转子要经过多次测量才能检验出是否合格，如果能够采用一次夹装，全部测量便可以大大提高测试速度，提升生产效率，因此在电机批量生产的流水线上应用，其不方便之处便是显而易见的。如果采用本方法，电机转子与加上循环切换测试标准电压，利用电机转子的特殊条件，龙源期刊网

永磁外转子电机

1永磁外转子电机

永磁外转子电机（Permanent Magnet Out-Rotor Motors，PM

Out-Rotor Motor）是一种新型的电动机，它把永磁材料和室外转子结合起来，使电机效率更高，能耗更低。

永磁外转子电机可以替换传统内、外转子电机，有良好的效率性能，能够释放更多的能量，使电机的功率提升3倍，同时能数也急剧下降，节能10%以上。此外，永磁外转子电机具有结构简单、更便于维护等优点。

2 结构组成

永磁外转子电机的结构由室外转子、永磁转子和室内转子组成，它们分别位于电机室外末端、中间和室内末端。室内转子是一个可折叠的轴承轴，室外转子装有永码磁体且外侧有金属绝缘弹簧，充当短路叶片和低速调节功能，永磁转子有多节永磁体而无短路叶片，让电机结构更加简洁，利用电机更加高效。

3 产品用途

永磁外转子电机主要应用于汽车、拖拉机机电控制系统，也可以用于农业、航空、工业、家用电器等领域。

电机可广泛应用在汽车中，例如用于车辆发动机排气控制及悬挂气囊控制等，用于控制发动机电子注气调节、空调系统压缩机调节等。 4 优势

永磁外转子电机具有结构简单、可靠性高、静振小，启动时不会产生高电流冲击等优势，而更受欢迎的是它的能耗低，效率高，提供的能量比传统电机大3倍以上。

此外，由于永磁外转子电动机的特殊结构特性，比传统电机更小更轻、启动电流更小，安装更简便、可靠性高，可大大缩短上电时间，更加方便和快捷。

5 永磁外转子电机的未来

随着技术的不断发展，信息技术的日新月异，永磁外转子电机也在不断得到改进，在未来永磁外转子电机将得到更多更广的使用。未来的永磁外转子电机，不仅将继续提供高效率、小差压、低噪声的特性，而且应用更加广泛，其尺寸也将会继续趋于小巧，更便于安装和使用。

永磁同步外转子电机-概述说明以及解释

1.引言

1.1 概述

永磁同步外转子电机是一种高效、高性能的电机类型，其原理是通过在转子上安装永磁体，使得转子本身具有磁场，与定子中的磁场相互作用而产生转矩。相比传统的异步电机或直流电机，永磁同步外转子电机具有更高的功率密度和转矩密度，同时还具备快速响应、高效率、高速运行等特点。

永磁同步外转子电机的特点可以总结如下：

1. 高效率：永磁同步外转子电机采用永磁体作为转子磁场源，相比传统的电机类型，永磁同步外转子电机的磁场损耗更小，因此具有更高的效率。

2. 高转矩密度：由于转子上安装了永磁体，使得转子自身具备了磁场，与定子中的磁场相互作用产生转矩，因此永磁同步外转子电机相比其他类型的电机在单位体积或重量下可以输出更高的转矩。

3. 快速响应：永磁同步外转子电机具有良好的动态性能，响应速度快，能够在短时间内提供所需的电机输出功率，适用于对动态响应要求较高的应用场景。

4. 高速运行：永磁同步外转子电机由于其特殊的结构设计，可以实现高速运转，适用于需要高速转动的应用领域。 5. 长寿命：由于永磁同步外转子电机的结构简单，无需使用传统电机中的电刷和换向器等易损件，因此具有较长的使用寿命和更低的维护成本。

永磁同步外转子电机在众多领域都有广泛应用，例如电动汽车、高速列车、风力发电、船舶推进、空调压缩机等。由于其高效率和高功率密度的特点，永磁同步外转子电机在推动清洁能源发展、提升能源利用效率和改善环境质量等方面发挥着重要作用。

通过对永磁同步外转子电机的深入研究，我们可以进一步发挥其优势，提高其性能和可靠性。随着科技的不断进步和应用领域的拓展，相信永磁同步外转子电机将在未来有更广阔的发展前景。

文章结构部分的内容可以是以下内容之一：

1.2 文章结构

本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分概述了永磁同步外转子电机的重要性和背景，并介绍了本文的目的和结构。

第４９卷　２０１６经　第５期　５月　＇ｌ｝如　ＭｌＣＲＯＭＯＴＯＲＳ　Ｖｏ１．４９．Ｎｏ．５　Ｍａｖ．２０１６　

基于Ｍａｘｗｅｌｌ的外转子永磁电动机设计　

陈文静　

（浙江西子富沃德电机有限公司，杭州３１　１３０５）　

摘要：为配套小载重电梯用曳引机，设计一款９０　ｒ／ｍｉｎ、５４槽２４极三相永磁同步无齿轮曳引机，从电动机结构、　永磁材料、磁体结构等方面分析了外转子永磁同步无齿轮曳引机的设计要求。利用Ａｎｓｙｓ／Ｍａｘｗｅｌｌ建立了该电动机　的二维有限元仿真模型，并对性能进行了仿真，最后进行了试制、调试及试验。结果表明：外转子永磁同步无齿轮　曳引机，性能良好，效率高，功率因数高。　关键词：永磁曳引机；外转子；Ａｎｓｙｓ／Ｍａｘｗｅｌｌ；仿真　中圈分类号：ＴＭ３５１　文献标志码：Ａ　文章编号：１００１—６８４８（２０１６）０５－００３１—０４　

Ｄｅｓｉｎｇ　ｏｆ　Ｅｘｔｅｒｎａｌ　Ｒｏｔｏｒ　Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ－ｍａｇｎｅｔ　Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｍｏｔｏｒ　Ｂａｓｅｄ　

ｏｎ　Ｍａｘｗｅｌｌ　

ＣＨＥＮ　Ｗｅｎｊｉｎｇ　（Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｘｉｚｉ　Ｆｏｒｖｏｒｄａ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３１１３０５，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｇｅａｒｌｅｓｓ　ｔｒａｃｔｉｏｎ　ｍｏｔｏｒ　ｏｆ　９０　ｒ／ｍｉｎ，５４　ｓｌｏｔｓ　２４　ｐｏｌｅｓ，ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｔｏ　ｓｕｐｐｏ￣ｓｍａｌｌ　ｌｏａｄ　ｅｌｅｖａｔｏｒ　ｈｏｉｓｔｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ．Ｔｈｅ　ｍｏｔｏｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｍａｇ－　ｎｅｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａ　２Ｄ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｏｄｅｌ　ｗａｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｗｉｔｈ　Ｍａｘｗｅｌｌ　ｏｆ　Ａｎｓｙｓ．Ｔｈｅ　ｍｏｔｏｒ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ　ｗｅｒｅ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｗａｓ　ｔｅｓｔｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｅ　ｗａｓ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ．Ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｄａｔａ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍｏｔｏｒ　ｉｓ　ｍｏｒｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅ　ｆｏｒ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ　ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　２Ｄ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｏｄｅ１．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔ　ｔｒａｃｔｉｏｎ　ｍａｃｈｉｎｅ；ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｒｏｔｏｒ；Ａｎｓｙｓ／Ｍａｘｗｅｌｌ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ