沈阳工业大学科技成果——低速大转矩低压大功率直驱稀土永磁电动机

沈阳工业大学科技成果——钕铁硼稀土永磁节电型自动起重电磁铁项目简介利用稀土永磁产生的剩磁吸力能吸持铁磁重物的原理，在普通起重电磁铁中嵌装永久磁铁，通过合理的结构设计，运用优化设计方法，保证整机配合的合理性。

吸重时由永久磁铁产生吸力完成，线圈不需通电。

运行时，不需断电保护装置；卸料时，线圈瞬间通电，在工作气隙产生与永久磁铁相反的磁通，使气隙中合成磁通趋于零，吸力接近零，重物卸下。

线圈供电由装入电磁铁上部的蓄电池供给，由相应控制系统完成自动、手动装卸重物及报警提示功能。

运行时不需外加电源，可适应各种场合，尤其是没有电源的地方装卸重物。

吸重规格：1.5T、2.5T、3.5T，可吸板材、型材、角钢及加工件。

应用范围起重电磁铁主要用于冶金、机械、矿山、港口、铁路、运输等场合，用于吊装钢铁材料及零部件。

节电型自动起重电磁铁除具有上述功能外，更适合大型机械加工场合，用于吊装大型机械加工零件，对于没有电源的地方，由于自带蓄电池，使用更具有明显优势。

技术特性由于采用永磁吸重，在吸重及吊运过程中不用电，最大限度的节省电能，且具有下述特点：1、不需外接直流电源，操作方便，使用场合广泛；2、具有自动、手动两种工作方式，可满足不同使用条件的需要；3、不需断电保护装置，电控装置简单，降低整套装置成本，使用维修方便；4、与同型号普通电磁铁相比，节电80%，省铜70%，成本低，性能好，安全可靠。

该项目申请专利，专利号为：01210744.8。

通过省级技术鉴定，评为辽宁省机械厅科技进步二等奖。

市场及经济效益预测该系列产品主要用于冶金企业、机械加工行业、港口、铁路运输等场合，用以吊装钢材、钢铁制件。

全国每年需要量为几千台，如果每台平均2万元，则总产值为几亿元人民币的市场份额，效益可观。

用户使用该系列产品，安全可靠，又可节省大量电费。

生产条件原材料国内可满足供应。

普通的机械、电器类工厂，具有一般的机械加工设备均可完成，个别部件可外协加工，较容易形成批量生产。

稀土永磁电机报告2008年，稀土永磁同步电机的开发与应用扩大了永磁同步电动机在各个行业的应用，稀土永磁电机最显著的性能特点是轻型化、高性能化、高效节能。

高性能稀土永磁电机是许多新技术、高技术产业的基础。

它与电力电子技术和微电子控制技术相结合，可以制造出各种性能优异的机电一体化产品，如数控机床，加工中心，柔性生产线，机器人，电动车，高性能家用电器，计算机等等。

1821年，问世的世界第一台电机就是永磁电机，由于早期的永磁材料磁能积很低，性能较差，体积笨重，且容量小，不久就被电动磁电机所取代。

后来，由于铁氧体和铝镍钴磁体的出现，使永磁电机又有了新的进展。

2009年随着钕铁硼永磁材料的热稳定性、耐腐性的改善和价格的逐步降低以及电力、电子器件技术的进一步提高，使稀土永磁电机的开发和应用进入了一个新的阶段。

逐步向大功率化(高转速、高转矩)、高性能化和微型化等新品种宽领域扩展。

稀土永磁直流无刷调速电机是现代材料科学、电子电力科学及电动机控制理论相结合的产物。

稀土永磁电机是利用稀土永磁材料产生磁场，替代传统电机由电流励磁产生的磁场，使得稀土永磁电机具有结构简单、运行可靠、体积小、重量轻、损耗低、效率高，电动机的外型和尺寸可以灵活多变等显著特点，所以稀土永磁电机近几年来发展很快。

由于我国稀土资源丰富，稀土永磁在国内的飞速发展，使得稀土永磁材料的产品质量不断提高、成本价格不断降低，为制造较大功率的稀土永磁电机奠定了坚实基础，使得我们开发出的稀土永磁电机在国内外市场必然有一定的竞争优势。

1．完善和发展了稀土永磁电机的理论研究体系稀土永磁电机性能优异，结构特殊而多种多样，传统电机的设计理论、计算方法和设计参数已不能适应设计研制高性能电机的要求，近年来，运用现代设计方法完善和发展了稀土永磁电机的设计理论、磁路结构、计算方法，检测技术和制造工艺。

在此基础上建立了工程实用的电磁设计计算程序和计算机辅助计算软件包，包括电磁场分析计算，电感参数计算、动态性能仿真和优化设计。

低速大转矩稀土永磁同步电动机技术研究报告大连钰霖电器有限公司2007 年3 月1. 项目背景与研究目的［1］项目背景21世纪人类面临的三大难题是：能源危机，环境污染和人口爆炸。

而工程技术界的主题无疑应该是能源危机和环境污染。

目前，在机械装备制造业，诸如：机床、重矿机械、建筑机械、电力机械、石油机械等需要低速大转矩传动的系统，仍主要采用减速机-电机的传统驱动模式。

一方面，由于减速机齿轮等机械的原因降低了系统的整体传动效率；另一方面，由于减速机的存在使驱动系统的整体体积较大，或者说系统的传输力能密度较低。

近年来出现的机电一体化技术，虽然在力能密度方面有所提高，但由于其在理论思想方面仅限于机械减速机构与电机配合的结构尺寸减小，仍未跳出减速机-电动机传动模式的桎梏，所以其效率和力能密度亦未能令人满意。

这种传动模式的主要弊端在于：减速齿轮效率低，尤其是在需要大减速比的传动系统，效率更低；功率密度低，机械减速机的存在，使机械装备体积庞大、设备笨重；环境污染，机械转速机不仅存在噪声污染，同时存在润滑油造成的环境污染；机械加工工艺环节共时多，加速机齿轮加工工艺复杂，工艺环节多，并且精确度要求严格，给机械装备的加工制造带来难度和增加了工艺成本。

所以，使用低速大转矩传动，取消机械减速机，实现无齿轮传动是时代的要求，发展的需要。

本项目在国家自然科学基金和辽宁省自然科学基金资助下，由沈阳工业大学和大连钰霖电器有限公司共同研制成功，并在2005年获得辽宁省科技进步二等奖。

［2］研究目的在低速大扭矩无齿轮传动系统中，采用稀土永磁电机取代传统的异步电动机是各国专家的共识，其技术关键是如何消除电机在低频时的转矩脉振问题。

芬兰学者J. Salo, T.等人报导了一种新型低速大扭矩内嵌式磁极结构的永磁同步电动机（PMSM），对不同转子磁极结构利用计算和仿真的方法进行了研究，尽管其理论结果可使电机的转矩纹波减小至5%,但其气隙磁密中仍含有严重的齿谐波。

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。

微电机MICROMOTORS第53卷第12期2020年 12月Vol. 43. No. 12Dec. 2022矿用直驱永磁电机磁热双向耦合分析孙重阳，冯桂宏(沈阳工业大学电气工程学院，沈阳110877)摘 要：对于矿用直驱电机，因为其转矩密度大、发热量高，同时工况条件存在大量的煤粉，所以在电机设计时准确计算其稳态运行温度尤为重要，首先建立电机等效热网络模型，分析电机热传导与热对流过程的等效热阻与热源，利用Msoc-CAD 软件建立电机轴向水冷模型，采用有限元法求解电机电磁场，热网络法求解电机温度场，并 进行双向耦合迭代，求解岀电机稳态运行温度。

最终通过样机实验验证电机冷却系统设计的合理性以及磁热双向耦 合分析电机温度方法的准确性。

关键词：直驱永磁电机；热网络法；有限元分析；磁热双向耦合中图分类号：TM351 文献标志码：A 文章编号：1021-6848(2020)126212-26Magneto-Thermal BiOirectionaU Coupling Analysit oO Mine Direci DrivePermanevi Magnei MotorSUN Chonayana , FENG Guinond(School of Elechin Engineering , Shenyang University of Technolofy , Shenyang , 119872, China )Abstract : Foo midv d irect drive motorc ,of V s 山妙 tOTquv dssity ,山妙 0x 1: nevxPiod , and alarav 1X100-0 of pulveozeV coal in worlind condidods , it is xpvciply importadh th accaratelz calcalatv the 31x 1,21:00 overatind temperature duond motoc desivnind- The 6X111^16x 0 themial detworl moVel was estad- lisheV , and thethemnal resistaaco and hedt sonmo in the process of hevt conduction and hedt con ­vection were analyze ；. TU c axial water-coolind moVel was estadlisUeV by Motor-2 A D ,止1 finite elemevtmethoV was nseV la solw the electromapdetlc fielU and the themnal dfwom methoV is nseV 1h solw the motoc Wmperatnro fielU . The bidirectional covnUnd was carmed ont h solw the steady-state overatind temperatureof the motoc. Finally , the rationalite of the coolind system desicd and the accamcy of the mapdeto-themnalbidirectional conplina methoV foc analyzina the temperature were vemfief throvud prototype ;卩；1!1；1:(.Key words ： direct c H w pemnaaevt m apaet motoc ； thermal aetwom methoV ； finite elemevt analysis ； mapsaeto-thermal bidirectional cevnUnao 引言煤炭是我国的重要资源，随着近年来电力电子技术及装备制造业的快速发展，越来越多的煤矿企 业也在追求着采煤工作的高效化、智能化。

沈阳工业大学科技成果——单植磁钢的永磁同步电动机项目简介永磁同步电动机具有轻型化、高性能化、高效节能等特点，具有广泛的市场空间，但是实际运行的永磁同步电动机数量所占比例甚少。

现有永磁转子结构须在每个磁极下植入与相邻磁极极性相反的磁钢，从而使得磁钢用量增加、成本增加，且转子机械强度低、抗去磁能力差，影响运行稳定性和可靠性，直接限制了使用和推广。

为了解决上述存在的问题，发明一种永磁同步电动机。

特征在于：转子铁心上开有放置永磁磁钢的槽空间，该槽空间数量与电机的极对数相等，只需在各个槽空间内按照相同的极性方向装配永磁磁钢，以实现一种单植磁钢的永磁转子结构，克服永磁转子磁极结构的不足，在保障实现高效率和高功率因数的前提下，提高转子机械强度，增加抗去磁能力，提高运行稳定性和可靠性。

大大简化了永磁同步电动机的制造工艺、降低了成本、提高了性价比，利于推广应用。

应用范围各类具有永磁磁极的电动机和发电机。

技术特性本发明的样机实例是对现有的三相六极800W异步电动机进行改造，在三个V形磁钢槽内单植入钕铁硼永磁磁钢，电磁场分析计算可见所建立的磁场磁力线呈现出鲜明的六极特征。

样机实验表明，电机效率提高了10%，功率因数提高了29.6%，节能效果显著。

获奖情况该项目是依托辽宁省科技进步一等奖深度研发的新成果。

专利情况发明专利：ZL200710157598.5，实用新型专利：ZL200720015427.4。

技术水平国际先进所属领域先进制造生产及使用条件（含环保要求）电机传统生产工艺，不产生三废排放。

市场及经济效益预测结构简单、成本低廉、市场广阔、节能显著、易于推广，替代普通高能耗电机节能环保，具有显著的经济和社会效益。

合作方式专利转让、技术服务、合资生产已使用推广情况本技术已应用在高效节能纺织电动机批量生产中。

沈阳工业大学科技成果——高性能交流永磁伺服电动机成果简介本项目针对目前国内高性能伺服电机研发的瓶颈问题，从极槽配合技术、永磁体结构型式的优化设计、电磁计算方法、软件工程、试验方法等方面进行了攻关。

开发的110SJT、130SJT、175SJT系列电机转矩波动小于2.5%；电机采用高精度轴承和转子高精度动平衡工艺，低速运行平稳，高转速时运行可靠，噪声小振动低；过载能力达3倍以上；产品寿命长，性价比高。

永磁伺服电机本课题的研究成果不仅能够打破国外对高端交流永磁伺服电机技术的垄断，形成具有自主知识产权的交流永磁伺服电机和主轴电机技术，而且随着电机生产线的建立，对于推动我国就业和经济发展都起着重要作用。

学科领域电气工程服务领域装备制造业应用范围交流永磁伺服电机主要配套数控机床设备，如数控车床、数控铣床、加工中心等数控机床以及工业机器人、工业装备等场合。

技术特性（1）110SJTG系列4个规格1.3kW、1.7kW、2.1kW、2.5kW，额定转速4000r/min；最高转速5000-6000r/min；过载能力＞3倍；转矩波动＜3%。

（2）130SJTG系列3个规格2.1kW、4.2kW，额定转速4000r/min；最高转速5000r/min；过载能力＞3倍；转矩波动＜3%。

（3）175SJTG系列4个规格4.5kW、7kW、9.5kW、12kW，额定转速3000r/min；最高转速4000-4500r/min；过载能力＞3倍；转矩波动＜3%。

获奖情况2007年获辽宁省科技进步二等奖技术水平国际先进生产使用条件国内各类中小型电机厂均可生产市场经济效益预测该类产品市场需求量很大，仅在数控机床行业，年需求永磁伺服电机在50万台左右。

而且国内工业机器人未来三年复合增长率将达到40%，工业机器人市场高增长带动伺服系统市场规模不断上升。

由于永磁伺服电机属高附加值产品，投资回报率较高，预计可达25%以上。

典型应用案例该项目产品已在广州数控有限公司规模生产。

科技成果——超低速大转矩永磁直驱电机系统
技术开发单位沈阳工业大学
所属领域先进制造
成果简介
在煤炭钢铁的开采运输、船舶动力装备、石油开采与地质勘探、风力发电、电动汽车、轨道交通等国民经济重要支柱产业（亦是工业耗能大户）中，需要大量的高品质低速大扭矩直驱驱动系统，但是目前大多仍采用传统的“常速感应电机+减速箱+低速大扭矩负载”的驱动模式。

存在系统体积庞大、综合效能低、可靠性差、维护成本高以及噪声和润滑油污染严重的缺点。

采用超低速大转矩永磁直驱电机系统，替代感应电机及减速箱机构，则可实现全域高效节能。

应用范围
该技术可以在矿山机械、曳引设备、石油开采、冶金机械、施工机械、港口机械等众多工业领域低速直驱大功率装备进行推广。

技术特点
低速大转矩永磁直驱电机系统能够满足90-500r/min，20kNm以上的负载要求，尤其适用于转速为200r/min以下的超低速负载，能满足1.5MW以上的功率输出要求。

系统运行平稳可靠，具有性价比高和高效节能的优点。

获奖情况该项目是依托辽宁省科技计划资助研发的新成果。

市场前景
采用超低速大转矩永磁电机直接驱动负载，取消减速机构，简化
传动系统，提高了系统效率。

采用转子磁极优化和谐波抑制控制技术，削弱了转矩脉动影响，有效提升了电机输出稳定性。

合作方式专利转让、技术服务、合资生产
应用情况
已成功应用到石油机械、矿山机械、注塑机械、电梯曳引设备中。

辽宁省人民政府关于奖励2008年科技成果转化项目的
决定
文章属性
•【制定机关】辽宁省人民政府
•【公布日期】2008.11.14
•【字号】辽政发[2008]40号
•【施行日期】2008.11.14
•【效力等级】地方规范性文件
•【时效性】现行有效
•【主题分类】科学技术综合规定
正文
辽宁省人民政府关于奖励2008年科技成果转化项目的决定
（辽政发〔2008〕40号）
各市人民政府，省政府各厅委、各直属机构：
为激发广大科技人员投身经济建设主战场的积极性和创造性，促进科技成果向现实生产力转化，推进全省经济又好又快发展，省政府决定对2008年取得重大经济和社会效益的62项科技成果转化项目的承担单位、合作单位和做出突出贡献的科技成果创造者、转化实施者给予表彰和奖励。

授予“中华骏捷轿车”等5个项目辽宁省科技成果转化奖一等奖；授予“装配与检测自动化生产线”等12个项目辽宁省科技成果转化奖二等奖；授予“超高压直流换流变压器系列产品”等45个转化项目辽宁省科技成果转化奖三等奖。

省政府希望获奖单位和个人再接再厉，继续发扬团结合作、开拓创新的精神，充分发挥示范和带动作用，在新的一年里再创佳绩。

全省企业、科研院校和科技人员要以获奖单位和个人为榜样，认真落实科学发展观，大力开展科技创新，加速科技成果转化，为把我省建设成为国家新型产业基地，实现辽宁全面振兴做出更大的
贡献。

附件：2008年辽宁省科技成果转化奖获奖项目名单
二○○八年十一月十四日附件：
2008年辽宁省科技成果转化奖获奖项目名单。

沈阳工业大学科技成果——永磁型磁共振成像仪主磁体设计及其优化项目简介主磁体是磁共振成像仪器中最大、最重的部分，成本也相当昂贵。

按照主磁体结构分类，可分为：超导型、永磁型和电磁型三种。

永磁磁体因价格相对便宜、维护简便、无需激磁电源而收到广泛关注。

大量经验表明，在永磁型主磁体的上下磁轭表面加装软磁材料制成的极靴，并恰当地设计极靴表面的形状，可以极大地改善样品区的磁场分布。

优化后的主磁体项目组在国家自然科学基金项目（基金号：50377027）“反传统医用核磁共振成像系统关键问题研究”的资助下，于2001年开始对永磁型磁共振成像装置主磁体结构设计问题开展了一系列研究。

研究成果之一“教学用核磁共振成像仪主磁体极靴形状优化”，取得了扩大磁场均匀区面积的成果，优化数据已经提供给北京泰杰燕园医学工程技术有限公司，并已用于2005年的产品设计。

局部磁场定位测量装置应用范围适用于主磁体为永磁材料的磁共振成像装置设计。

此外，还可完成应用永磁材料产生某种特殊磁场的永磁机构设计。

技术特性通过优化设计可提高各种形式的永磁型磁共振成像仪成像空间内磁场强度和磁场均匀度，同时，也可以提高磁体结构开放性。

获奖情况国家基金委电工学科自然基金项目交流会上被评为优秀完成项目。

专利情况获2项国家发明专利。

“用于全开放磁共振成像仪的产生薄片形磁场的永磁主磁体（ZL200410050357.7）”；“产生数倍于永磁材料剩磁磁密强磁场的永磁机构（ZL03111030.4）”。

技术水平国际先进所属领域先进制造合作方式技术开发、技术服务已使用推广情况已应用在磁共振企业。

科技成果——超高效永磁同步电动机节能技术所属行业装备制造、石油、纺织、化工、冶金技术开发单位沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心适用范围电机制造企业、油田、纺织、化工、冶金企业。

成果简介1、技术原理超高效永磁同步电动机的运行原理与电励磁同步电动机基本相同，它以永磁体提供磁通代替励磁绕组励磁。

无需励磁电流，省去了励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度；永磁体取代了电励磁，也使得永磁电机具有高功率因数的特点，相同功率的电机永磁电机的运行电流要小很多，电机铜耗可大大减少；由于以上原因超高效永磁同步电动机的运行效率可达到国家一级能效标准。

超高效永磁同步电动机转子除了内置式永磁体外还具有鼠笼结构，永磁体和鼠笼共同作用使超高效永磁同步电动机具有良好的起动性能。

超高效永磁同步电动机起动能力强，运行效率高，可以提高企业节能减排能力，提高效益。

2、关键技术与装备（1）各种损耗的优化设计技术；（2）降低和抑制杂散损耗技术；（3）先进的结构工艺、制造技术；（4）新型磁路结构的研究与优化技术；（5）电机冷却系统优化设计技术；（6）永磁体热稳定性技术；（7）少用永磁体和降低成本的技术。

主要技术指标基于该技术开发的系列超高效永磁同步电动机，性能指标均已达到GB18613-2012中一级能效标准。

技术水平该技术是依托国家高技术研究发展计划（863计划）和辽宁省科学技术计划资助项目，完成的研究成果，主要获奖、鉴定、专利有：1、高效高起动转矩钕铁硼永磁电机获得2000年辽宁省科技进步一等奖（2000机-1-01-01）；获得2001年国家科技进步二等奖（J-216-2-03）；通过鉴定，结论为“居国内领先地位，达到国际先进水平”。

2、风机水泵类高效高过载能力永磁同步电动机通过鉴定，结论为“达到国际领先水平”。

3、高效高整步转矩永磁同步电动机TYXZ系列通过鉴定，结论为“达到国际领先水平”；授权发明专利：“高整步高效钕铁硼永磁同步电动机”，专利号200510046546.1。

科技成果——永磁同步电动机振动噪声抑制技术
技术开发单位沈阳工业大学
所属领域机械工程、电气工程、信息科学
成果简介
通过多年针对电磁振动理论、计算方法和测试技术的研究，获得了一整套电机振动噪声分析计算和抑制方法及计算软件。

采用解析法和有限元法计算电机的运动电磁场和电磁力分布，应用模态分析技术、瞬态振动响应计算和声场计算分析优化电机设计方案。

考虑了变频器供电时电流谐波对电机振动噪声的影响。

采用优化磁极结构、气隙磁密重构、谐波注入等措施实现了永磁同步电机振动噪声的抑制。

应用范围
可用于各种对电机振动噪声和转矩脉动有严格要求的场合。

可用
于潜艇、水面舰船、鱼雷、发电设备、新能源汽车、医疗器械、智能家电、工业自动化、办公自动化、机床、空调压缩机等行业。

技术特性
综合降噪设计可降低噪声13dB（A），转矩脉动小于2%-5%。

专利情况获国家发明和实用新型专利。

技术水平省级鉴定，评价为国际先进。

经济效益
低噪声电机产品应用场合极为广泛。

潜在的经济效益每年可达数千万。

合作方式
技术转让、技术咨询、技术开发、技术服务、技术入股、合资合作等。

沈阳工业大学科技成果——基于永磁电机的桥式起重机无齿轮传动装置成果简介本项目把稀土永磁材料应用到起重机行业，研究成果彻底解决了结构复杂、重量大、断齿、漏油等起重机长期未解决的问题，实现了起重机的轻量化和节电目标，使我国的起重机制造水平，站到了世界的最前沿，对促进我国起重机行业的转型升级、提升国际市场竞争力具有重要意义。

学科领域电气工程服务领域装备制造业应用范围本产品适用于桥式、门式起重机、矿山机械等低速大转矩场合。

20t型80t型技术特性本项目确定的新型传动装置课题——桥式起重机无齿轮传动装置，是以起重机核心部件即起升机构和运行机构为研究对象，通过思路、技术、工艺创新，突破起重机传统设计理念，研制全新的起重机卷筒、永磁电机一体化的新型无齿轮传动装置；彻底改变传统双梁起重机四连机构，将电机、减速机、卷筒、联轴器等部件集于一身，取消减速机、联轴器和补偿轴等（以下简称四连机构），实现起重机传动结构上的重大创新；同时缩短了传统桥式起重机力的传递路线，避免传动环节可能出现的问题。

形成结构精简、体积小重量轻、节材节电环保、速度调节范围宽、同步性能强、工作级别可监控、运行安全平稳、自动化及远程控制等产品。

关键技术1、大吨位起升装置设计难度大：由于将卷筒和永磁电机合二为一，在对电机和起重机分析设计时，二者存在相互制约，同时还要使小车布局结构紧凑、体积小、重量轻，给起升装置的设计带来很大难度；2、细长结构的散热困难：永磁电机转速低、极数多，加上电机细长这一特殊结构，带来了传热、散热的困难，如何有效解决该装置的冷却、散热问题，是一关键技术；3、工作效率：如何利用永磁电机特性和矢量变频技术特性来提高作业效率，使电机功率动态跟踪实际负载量的变化，成为节电的关键技术；4、安全保障：如何保证起重机悬停制动、减少冲击，以及在制动保护失灵状况下，确保起吊重物缓慢下降，是安全平稳性的关键技术。

创新点1、提出了一种基于卷筒、永磁电机一体化的新型传动装置结构，实现了起升机构的集成化、轻量化；2、基于流固耦合的计算方法，解决了大吨位细长型新型传动装置的散热问题，改进了冷却系统的设计方法；3、国内首次将0-40r/min低速大扭矩永磁同步电机成功应用于桥式起重机上，实现了起重机整机的高效节电；4、提出了一种适用于新型传动装置的细长卷筒加工方法、永磁体装配方法和总体装配工艺方法，保证了批量化生产的产品一致性。

球磨机改造用高效节能永磁电机研究报告报告单位：沈阳工业大学、电机及其控制技术研究所大连钰霖电机有限责任公司报告时间：2009年6月30日目录1项目背景 (3)2低速大转矩永磁电机的节能原理 (5)3改造方案 (7)3.1 系统改造思路示意 (7)3.2 优势分析 (10)4球磨机用永磁电机节能分析 (11)5总结 (12)附件1我国高效永磁同步电机应用现状 (13)1 项目背景《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020）》中，“三、重点领域及其优先主题：5.制造业：（26）基础件和通用部件；和1.能源：（1）工业节能”两个主题提出。

电机及其控制系统是各种机械装备中最关键的部件，对机械装备的效率、性能、成本、可靠性以及寿命等都有着举足轻重的作用。

世界经济发展步伐的加快，增加了人们对能源的需求，能源问题已经成为影响各国经济发展速度的战略性问题。

本着我国“开发与节约并举、节约优先”的节能方针，我们要充分认识到加强节能工作的重要性和紧迫性。

图1 选矿厂球磨机现场工作照片电能是最主要的二次能源，也是最重要的节能对象。

据统计，“2003年我国各类电动机总装机容量约为4.2亿千瓦，其中异步电动机的装机容量超过全国电动机总装机容量的85%，年耗电亿万千瓦时以上，约占全国用电量的60%，运行效率比国外先进水平低10-20个百分点，相当于每年浪费电能约1500亿千瓦时。

2003年我国电动机年产量约为4500万千瓦，平均效率比发达国家低2-3个百分点。

电动机拖动系统效率比发达国家低10-30个百分点，相当于国际20世纪七、八十年代的水平。

”从上述数据可以看出：一方面，我国目前电能浪费问题仍然严重，很大程度上归因于占主体地位的工业用自电动机的综合运行性能较差，电机效率不高；另一方面，也表明我国的电机发展仍有很大的潜力空间。

因此，节能既是电机行业面临的严峻课题，也是电机行业发展的新机遇。

球磨机是选矿厂、加气混凝土原料制备中最重要的设备，他用于铁矿石、石灰、石膏、砂、矿渣等物料的粉磨。

沈阳工业大学科技成果——高整步高效钕铁硼永磁同步电动机成果简介高整步高效钕铁硼永磁同步电动机及其共性关键技术是国家科技攻关计划项目“稀土应用工程”中的“稀土永磁材料在高性能电机应用的共性关键技术”的部分成果，同时也是辽宁省和沈阳市科技攻关项目的部分成果。

本课题所开发的样机克服已有化纤纺织机械用永磁电动机的缺点，具有以下特点：（1）高整步能力本课题所开发的样机采用铸铝转子，并且通过对电机的空载反电动势、定子和转子电阻、绕组匝数以及交直电抗的优化，较好的解决了整步问题。

（2）高功率密度本课题所开发的电机在保证电机起动性能的前提下，减小电机的体积，使其比同一功率等级的电机至少小1-2个机座号，提高了电机的生产利润。

（3）高效、高功率因数本课题所开发的永磁电机比同类产品的效率和功率因数都有所提高，增大了市场的竞争力。

以5.5kW四极电机为例其体积小两个机座号，效率提高5.7个百分点，功率因素提高6个百分点，节电率达到了6.4%，如果采用本课题所开发的电机来替代，按年运行7000个小时计，则每年可节约有功1120kWh。

（4）较强的去磁能力采用场、路计算的结果对电机的方案进行优化设计，达到了既保证永磁体不会退磁，又能使永磁体的用量最少，确保了电机的稳定运行，此外力争所研发的电机在可靠的前提下成本最低，增强市场的竞争能力。

学科领域电气工程服务领域装备制造应用范围纺织机械技术特性（1）高整步能力（2）高功率密度（3）高效、高功率因数（4）较强的去磁能力专利情况本项目已获得国家专利，专利名称为“高整步高效钕铁硼永磁同步电动机”，专利申请号：200510046546.1。

技术水平国内领先生产使用条件电机制造企业市场经济效益预测以5.5kW四极电机为例其体积小两个机座号，效率提高5.7个百分点，功率因素提高6个百分点，节电率达到了6.4％，如果采用本课题所开发的电机来替代，按年运行7000个小时计，则每年可节约有功1120kWh。