张炳义：永磁电机直驱技术与系统节能报告

挤塑机直驱永磁电机温度场的计算冯桂宏;张书伟;张炳义;于建英【摘要】针对挤塑机直驱永磁电机存在的温升过高的问题,对挤塑机直驱永磁电机的计算模型、散热系数、冷却水系数、损耗计算、温度场计算等方面进行了研究.采用场路耦合协同仿真的计算方法,对变频器供电情况下电机的绕组铜耗、考虑谐波影响的铁耗,以及杂散损耗进行了研究计算,建立了三维永磁电机模型,设计了电机的水冷却系统,利用Ansys软件进行了电机的三维稳态温升计算,获得了电机整机及关键部件的温度场分布;最后进行样机的温升实验.研究结果表明,采用场路耦合方法计算电机损耗准确,采用三维稳态温度场仿真数据与样机实验数据吻合良好,求解方法正确,可为直驱电机的设计提供一定的参考.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2016(033)001【总页数】5页(P96-100)【关键词】挤塑机直驱;场路耦合;永磁电机;温度场【作者】冯桂宏;张书伟;张炳义;于建英【作者单位】沈阳工业大学电气工程学院,辽宁沈阳110870;沈阳工业大学电气工程学院,辽宁沈阳110870;沈阳工业大学电气工程学院,辽宁沈阳110870;沈阳工业大学电气工程学院,辽宁沈阳110870【正文语种】中文【中图分类】TM351挤塑机是一种重要的塑料机械,大部分的塑料制品的生产与制造都可以依靠挤塑成型实现[1]。

挤塑机电机是挤塑机的重要组成部分,是挤塑机的原动机,提供挤塑机螺杆所需要的大推力。

本研究针对目前通用的90 mm螺杆挤塑机设计了一种低速大转矩永磁直驱电机,其具有效率高、功率密度大、节能性较好、可靠性高、控制精度高等诸多优点,但是由于挤塑机工作时料筒中的塑料为高温熔融状态的塑料胶体,而永磁电机又直接与挤塑机螺杆连接,这会对电机的温升产生不良的影响。

同时,永磁电机在进行机电能量转换时又不可避免地要产生各种损耗,这些损耗最终都以热的形式散发到电机和周围冷却介质中,那么,综合上述两方面的共同作用,对电机温升的分析以及冷却系统的设计是保证永磁电机的可靠运行的重要环节[2]。

电气机械的节能与高效技术随着科技的进步和社会的发展，电气机械在各个领域的应用越来越广泛，人们对电气机械的性能和效率要求也越来越高。

因此，电气机械的节能与高效技术成为当今研究的重要课题。

1. 电机变频调速技术电机变频调速技术是一种通过改变电机供电频率来实现调速的技术。

传统的电机调速方法，如电阻调速和定子电阻调速，存在能耗大、效率低等问题。

而电机变频调速技术可以显著提高电机运行效率，降低能耗。

2. 电机直驱技术电机直驱技术是指将电机直接与机械负载相连，省去了传统的齿轮箱等传动装置。

这种技术可以减少能量损耗，提高系统运行效率。

此外，电机直驱技术还可以减小设备体积，降低维护成本。

3. 电机高效运行技术电机高效运行技术主要包括优化电机运行参数、采用高效电机和采用电机管理系统等。

优化电机运行参数，如电压、电流、转速等，可以使电机在高效区运行，降低能耗。

采用高效电机，其设计结构和材料都进行了优化，使得电机在运行过程中具有更高的效率。

电机管理系统可以对电机运行状态进行实时监控和调节，确保电机在最佳状态下运行。

4. 电气机械系统的集成优化电气机械系统的集成优化是指通过对电气机械系统各个组成部分的集成设计和优化，实现系统整体性能的提升。

这包括电气部件的优化、机械结构的优化、控制系统的设计等。

通过集成优化，可以降低系统能耗，提高运行效率。

5. 节能型电气机械的设计理念在设计节能型电气机械时，应注重以下几个方面：1.选用高效电机和电气元件，降低能耗；2.采用先进的控制策略，提高系统运行效率；3.优化机械结构设计，减小能量损耗；4.考虑整个生命周期内的能耗和环境影响，进行绿色设计。

电气机械的节能与高效技术包括电机变频调速技术、电机直驱技术、电机高效运行技术、电气机械系统的集成优化以及节能型电气机械的设计理念等。

通过运用这些技术，可以降低电气机械的能耗，提高运行效率，为我国节能减排和可持续发展做出贡献。

这是内容，接下来可以继续展开其他方面的分析和讨论。

“电机节能技术”课程的的改革探索白连平【摘要】In order to train the talent of motor energy saving, our university does some exploration in the creation of Motor Energy Saving Technology course. The paper describes the main content and experimental content of Motor Energy Saving Technology course, and the experience and understanding of opening the course. The aims are to ex- pand the exchange and do better in motor energy saving technology course.%为了培养我国电机节能方面的人才，进一步实现国家节能减排的规划，我校在开设“电机节能技术”课程方面做了一些改革探索。

本文介绍了“电机节能技术”课程的主要内容和实验内容，以及开设电机节能技术课程的经验和体会，旨在扩大交流，以提高“电机节能技术”课程的授课质量。

【期刊名称】《电气电子教学学报》【年(卷),期】2012(034)006【总页数】3页(P16-17,37)【关键词】电机节能;电机测试;新课程探索【作者】白连平【作者单位】北京信息科技大学自动化学院,北京100192【正文语种】中文【中图分类】TM921在各行业的节能工作中，电机节能是非常重要的，因为每年电动机消耗的电能占到全国总发电量的50%以上［1］。

国家在“十一五”和“十二五”期间的节能减排规划中，均把电动机系统节能列为重中之重。

与电动机系统节能密切相关的专业有电气工程和自动化等专业。

给这些专业的大学生开设“电机节能技术”课程是非常必要和迫切的。

2500kW密炼机采用永磁直驱电机节能效益分析
目前大功率密炼机是由变频电机+减速齿轮箱驱动，齿轮箱结构复杂，占地面积大，需经常维护保养，且传动效率仅为93%，以2500kW 的密炼机为例，每天齿轮箱的耗电就为：2500kW×0.07×20h=3500度（以每天工作20小时计），可见齿轮箱耗能很大。

针对大功率密炼机，我们推出永磁直驱方案，分析如下：
1. 如采用永磁电机直接驱动设备，去掉减速机构，只保留同步齿轮，齿轮箱部分至少可提高5%的效率，2500kW密炼机每小时可节约2500×5%=125度，以每天工作20小时，每年工作300天计，每年节电125×20×300=750000度，以每度电0.8元计，每年可节约750000×0.8=60万，效益巨大，且结构简单，免维护、可靠性高。

2. 除此之外，如果使用现场有水冷系统，永磁电机可采用水套冷却，与空空冷电机相比：冷却效果好，电机体积小，特别是没有风机，噪声大大降低，能更好的保护操作者，2500kW空空冷却器风机功率为2×11kW，每年节电22kW×20h×300天=132000度电，电费105600元。

综上所述，2500kW密炼机采取永磁直驱方案每年可节电882000度，节约电费705600元，且具有结构简单，免维护、低噪声的优点，只是永磁直驱系统价格略高于变频+减速系统，但高出的部分，半年即可收回，如继续使用，每年可节约70万，既有很好的经济效益，又符合国家节能环保的倡导，很有前途，值得市场推广。

电机及其系统节能技术发展综述摘要：电机系统是将不同装置或器件集成在一起实现特定功能的机电系统，包括电源、电动机、传动装置、传动控制系统及负载。

据调查，通过改造或更换高效电机，可以节能2%～8%；高品质供电电源，可以节能0.5%～3%；高效传动装置，可以节能2%～10%；先进传动控制，可以节能10%～50%；合理地传动设计，节能空间较大；良好地操作和维护，可以节能1%～5%。

往往出于改造工程量和成本方面考虑，现有电机节能技术主要集中在电机自身降耗和先进的传动控制技术及装置两个方面。

关键词：电机；系统；节能1、电机自身降耗电机损耗主要包括定子铜耗、转子铜耗、铁耗、风摩耗及杂散损耗等。

采用导磁性较好的磁性材料和低阻抗的导电材料，可以降低铜损和铁损，同时通过优化设计结构及制造工艺来降低杂散损耗。

对现有电机进行节能改造或选用新型节能电机，都可以有效降低电机自身损耗。

1.1电机硬件节能改造电机硬件节能改造就是将低效电机通过重新设计，更换零部件等方法，将低效电机改造成高效率节能电机。

电机硬件节能改造是实现资源节约和循环经济的重要途径，主要方法包括：更换磁性槽楔、改变定子绕组形式、更换合适规格风扇、增加有效材料用量等。

1.1.1更换磁性槽楔上世纪八、九十年代，国内一些工程技术人员使用磁性槽泥对电机进行节能改造。

磁性槽泥成分主要包括还原铁粉和环氧树脂，将调制好的磁泥压抹在电机定子槽口处，放置等其固化成型。

磁性槽楔可由层压、模压和引拔等方法制备，容易制造和加工，特别是力学性能有大幅提升，并且具有良好的电介性能、耐热性能和磁性能，成为提高电机效率非常有效且经济的方法。

磁性槽楔可以有效降低电机的空载附加损耗，减小电机振动和电磁噪声，降低电机温升，提高电机效率。

但磁性槽楔的最大问题是使电机起动转矩和最大转矩下降，磁楔较低的电阻率导致电机涡流损耗上升。

因此，存在一定转矩裕量的电机，采用磁性槽楔不失为提高效率的一项有效且简单的措施。

电动汽车永磁同步驱动电机优化波形质量方法
张炳义;张霄霆;姜珊珊
【期刊名称】《沈阳工业大学学报》
【年(卷),期】2017(039)005
【摘要】为了提升电动汽车的品质,控制永磁同步电机的振动与噪声,在对内置式永磁同步电机的空载气隙磁密波形与转子磁体结构关系研究的基础上,提出了一种新的气隙磁密波形优化方法.在均匀气隙下,使单个磁极的磁密在空间上不均匀分布.设计了"M"型新转子结构,对"M"转子结构永磁同步电机建立了有限元分析模型,并进行了有限元分析.结果表明:"M"转子结构的气隙磁密波形接近于正弦波,气隙磁密空间各成份谐波含量明显减少,气隙磁密波形正弦畸变率也有所减小,谐波得到了有效抑制.
【总页数】5页(P481-485)
【作者】张炳义;张霄霆;姜珊珊
【作者单位】沈阳工业大学电气工程学院,沈阳 110870;沈阳工业大学电气工程学院,沈阳 110870;唐山普林亿威科技有限公司研发部,河北唐山 063000
【正文语种】中文
【中图分类】TM351
【相关文献】
1.纯电动汽车永磁同步驱动电机性能提升测试研究 [J], 周晶晶;韩旭;李晶华
2.用于汽车驱动的永磁同步电机气隙磁密波形质量仿真优化 [J], 张霄霆;张炳义
3.改善永磁同步电机反电势波形的磁极宽度优化方法 [J], 李全武;窦满峰;李兆杰
4.电动汽车永磁同步驱动电机振动噪声建模与分析 [J], Ning Xingjiang
5.电动汽车用永磁同步电机NEDC工况下效率优化方法 [J], 史俊旭;陈致初;符敏利;李伟业;王禹;
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电机节能工作总结
随着社会的发展和科技的进步，电机在工业生产中扮演着非常重要的角色。

然而，电机在运行过程中会消耗大量的能源，给企业带来了不小的能源成本压力。

因此，如何让电机节能工作成为了工程师们不断探索和研究的课题。

首先，要实现电机的节能工作，关键在于提高电机的运行效率。

这就需要从电
机的选择、安装和维护等方面入手。

在电机的选择上，应优先选择高效率的电机，比如采用能源效率等级更高的电机，这样可以在保证电机正常运行的情况下，降低能源消耗。

在电机的安装方面，要合理设计电机的传动系统，减小传动损失，提高传动效率。

在电机的维护方面，定期对电机进行检查和保养，及时发现并解决电机运行中的问题，以保证电机的运行效率。

其次，要实现电机的节能工作，还需要借助先进的技术手段。

比如，采用变频
调速技术，根据实际负荷情况调整电机的运行速度，避免电机长时间处于高速运转状态，从而降低能源消耗。

另外，还可以利用智能控制系统，实现对电机的精准控制，避免电机在非必要的时间段运行，进一步节约能源。

最后，要实现电机的节能工作，需要全员参与，形成全员节能意识。

企业可以
通过开展节能宣传教育活动，提高员工对节能工作的重视程度，激发员工的节能意识，让每个员工都能为电机节能工作贡献自己的力量。

总之，实现电机的节能工作，需要从多个方面入手，包括提高电机的运行效率、借助先进的技术手段和全员参与等。

只有这样，才能真正实现电机的节能工作，降低企业的能源成本，推动工业生产的可持续发展。

电机系统的节能与降耗技术研究下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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科技成果——永磁同步发电机节能技术所属行业能源、装备制造业技术开发单位沈阳工业大学适用范围车用汽、柴油发电；并网型、离网型风力发电。

成果简介1、技术原理“并网式”发电机通过采用永磁直趋结构，去除易损坏、效率低的齿轮箱，实现整个传动系统的高效节能；“离网”式发电机通过变速恒压技术实现，省去了变频器和复杂的并网控制系统，简化了风力发电装置的结构，实现高效节能；对车用汽、柴油发电通过在现有发电机设计的基础上建立更为精确的数学模型，综合考虑工艺、材料、加工精度、结构、性价比等各种因素，大幅度降低损耗，实现发电机的高效节能。

2、关键技术与装备围绕永磁同步发电机节能，进行了以下关键技术的研究：（1）降低损耗、提高效率的关键技术；（2）良好电压稳定性的关键技术；（3）低材料消耗、低成本、高可靠性关键技术；（4）降低启动阻力矩，提高风能利用率技术。

主要技术指标1、适用发电机功率等级：1kW-10MW；2、节能率：10%-20%。

技术水平1、专利基本情况表一种永磁风力发电机的组合转子结构，ZL200820218246.6；一种组合定子结构的永磁风力发电机，ZL200820218245.1；一种组合转子结构的混合励磁永磁风力发电机，ZL200910248895.X。

双支撑式双转子永磁同步风力发电机，ZL201220589076.9。

2、科学技术鉴定证书（辽宁签字[2011]41号）鉴定单位：辽宁省科学技术厅；鉴定日期：2011年4月10日。

3、国家863计划项目（课题编号：2008AA05Z412）。

典型案例该技术于2008年7月在“湘潭电机厂”应用，采用该技术生产的永磁风力发电机功率为2000kW，效率为96%，整个传动系统效率提高了12%，年节能量为210万kWh/台。

该技术于2013年5月在“临海浙富电机有限公司”应用，采用该技术生产的车用永磁发电机功率为2.5kW/3.5kW，效率为93.5%，效率提高10%，年节能量为3066kWh/台。

Sheji yu Fenxi!设计与分析加油站用潜油电泵直驱永磁电机研究与设计张义勋张炳义(沈阳工业大学电气工程学院，辽宁沈阳110870)摘要:针对加油站加油系统中自吸式加油机存在管路铺设复杂、气阻现象导致加油机出油量下降甚至不出油的现象，使用潜油电泵直驱永磁电机代替传统的自吸泵，供电系统由单相市电经整流逆变转换为三相交流电实现电机驱动。

基于潜油电泵直驱永磁电机进行额定参数选取，完成电磁方案设计，并利用AnsysMaxwel1对电机进行二维场有限元仿真,对比不同极槽配合下电机空载气隙磁密、空载电势，出对于电机，用用率，磁密关键词:潜油电泵；直驱永磁电机配合0引言加油站基本使用自吸式加油机，然而自吸式加油机不的，加油站的y 潜油泵的加油系统在加油站中实现一泵供机)，使加油量大、s的加油机用一自油的进油管油的出油管)，不成相、流量不均的现象使加油机泵，不空气流。

工大大管路铺设，使加油站的加潜油泵的加油工不油直变大、油管变管路的，加油站的［4"5］。

现的潜油泵单相电机为驱动电机，单相电机系统定，电机密、大、寿命短。

随着电力电子技术的成熟，三相永磁电机的控制进，永磁电机在各行各业逐渐取代电机。

对泵、三相永磁电机及控制器实现设，将其应用在加油站加油系统中，可使加油系统更加靠地行。

在设计控制器的时候，加单相全波整流电路,将单相的市电整流成直流，然后再通过逆变电路将直流电逆变为交流电用以驱动电机，通过压力传感器检测管道油压馈给控制器,控制器据管道压力应，加油机定行。

1潜油电泵直驱永磁电机设计1.1电机额定数据设计文所设潜油电机额定数据的给定，需要考虑到实际应用中的情况，加油站于城市中，为220V交流单相供电，文所设计电机为三相供电，就需要将单相交流电逆变为三相交流电，个过程将用到整流逆变电路。

所设计的永磁电机功率!n为1.2kW,转速为3000r/min,考虑市电存在20%浮动，通过单相桥式全波整流为直流电压："=0.9X0.8"B=158V(1)通过三相逆变电路逆变得出的三相交流电的额定相电压为："17=0.45"?=71V(2)所以，选择电机的额定相电压为70V。

绕线转子永磁电机启动过程准时间最优控制张炳义;阎德宝【摘要】绕线转子永磁电机(WR-PMM)转子斩波调阻启动是一种便捷有效的启动控制策略.通过斩波调阻的方法实时调节转子外接电阻,能使启动过程中平均转矩始终保持最大值,实现绕线转子永磁电机启动过程准时间最优控制,进而实现绕线式大中型电动机的重载平滑启动.给出了WR-PMM启动控制系统的整体设计方案,完成控制系统的软硬件设计及选型,搭建启动控制实验台,对绕线样机启动性能进行测试.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2015(045)009【总页数】4页(P11-14)【关键词】绕线转子永磁电机;启动过程;准时间最优控制;转子斩波调阻【作者】张炳义;阎德宝【作者单位】沈阳工业大学电气工程学院,辽宁沈阳110870;沈阳工业大学电气工程学院,辽宁沈阳110870【正文语种】中文【中图分类】TM351目前大部分起重机的拖动电机是绕线式异步电动机，特点是启动特性好，转子可外串电阻来提高电机启动性能，其驱动系统普遍采用三相异步电动机和齿轮减速机配合使用。

由于起重机的负荷变化大，正常运行时电机的负载率一般低于50%，异步电动机的效率和功率因数会随着负载率的降低而急剧下降，造成能源浪费。

而采用永磁电机可以在很宽的负载变动范围内保持高效高功率因数，提高系统运行效率、简化传动链、降低养护成本。

将绕线式异步电机和永磁同步电机的优点有机结合提出了绕线转子自启动永磁电机。

文献［1］采用有限元仿真的方法计算和分析了鼠笼转子永磁电机的启动特性；文献［2］利用Ansoft软件对异步启动永磁同步电机启动性能进行了仿真计算，总结了一套基于有限元的自永磁同步电动机启动性能的仿真计算方法；文献［3-5］提出并研究了绕线转子结构的自启动永磁电机，着重分析了电机磁路结构设计和稳态性能，并对其启动过程进行了分析；文献［6］介绍了IGBT门极驱动保护电路的分类，讨论了选用IGBT驱动器时的参考原则；文献［7］提出一种IGBT作斩波管的具有吸收保护作用的斩波回路拓扑结构，并对异步机转子斩波调阻调速系统整流回路的准动态过程进行了详细研究；文献［8］提出了一种转子IGBT斩波拓扑结构，有效地调节了转子电阻和保护斩波器；文献［9］对异步电机转子斩波调速系统的静态和动态性能进行了详细的分析，得出了转子外接电阻的计算方法和系统的动态数学模型。

被动补偿式外转子永磁脉冲发电机放电特性
陈亚千;张炳义;冯桂宏
【期刊名称】《电工技术学报》
【年(卷),期】2022(37)8
【摘要】为探究被动补偿式外转子永磁脉冲发电机(ORPMPCPA)的放电特性,在综合考虑放电过程中被动补偿作用对电枢绕组电感的影响以及机电能量转换造成转速变化等因素的基础上,建立ORPMPCPA对负载放电的数学模型,对ORPMPCPA放电时的脉冲电流形成过程、能量转化过程以及相关因素对脉冲电流波形的影响进行仿真分析。

结果表明,ORPMPCPA能在瞬间将转子内部储存的动能转化为强脉冲电能,且通过改变外电路中触发延迟角、两相绕组组合方式和外接电感数值,实现对脉冲电流波形的灵活调节。

通过对比分析样机测试结果和仿真结果,证明所提出的ORPMPCPA放电特性分析方法的准确性。

【总页数】10页(P1938-1947)
【作者】陈亚千;张炳义;冯桂宏
【作者单位】沈阳工业大学电气工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM35
【相关文献】
1.永磁被动补偿脉冲发电机设计与仿真
2.永磁被动补偿脉冲发电机设计与仿真
3.一种被动补偿永磁脉冲发电机的研究
4.两相被动补偿脉冲发电机电流脉冲波形的仿真研究
5.两相被动补偿脉冲发电机设计及脉冲波形仿真
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