低速大转矩永磁电动机表贴式磁极结构涡流损耗研究
张炳义;王帅;陈亚千;冯桂宏
【期刊名称】《微电机》
【年(卷),期】2016(049)010
【摘要】表贴式磁极的永磁体与气隙直接接触,定子齿槽效应会在磁钢表面产生涡流损耗,严重时会导致永磁体的不可逆去磁.针对该问题,本文提出在常规表贴式永磁体表面加装双曲导磁极靴的方法,采用有限元仿真对比分析加装极靴前后永磁体内磁密波形和损耗变化情况,以一台采用双曲极靴磁极的螺杆泵用低速大转矩永磁电动机为研究对象,采用标准遗传算法优化设计双曲极靴磁极结构参数,并用仿真和样机测试进行验证,结果表明,双曲极靴磁极可有效降低常规表贴式永磁电机的永磁体损耗,电机温升、效率等指标均优于常规表贴式磁极电机.
【总页数】5页(P1-5)
【作者】张炳义;王帅;陈亚千;冯桂宏
【作者单位】沈阳工业大学教育部特种电机与高压电器重点实验室,沈阳110870;沈阳工业大学教育部特种电机与高压电器重点实验室,沈阳110870;沈阳工业大学教育部特种电机与高压电器重点实验室,沈阳110870;沈阳工业大学教育部特种电机与高压电器重点实验室,沈阳110870
【正文语种】中文
【中图分类】TM351
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4.单磁极加长降低表贴式永磁电机齿槽转矩 [J], 黄厚佳;李全峰;徐余法;黄苏融
5.径向充磁表贴式正弦磁极电机转矩密度最大化研究 [J], 王祖林;吴宏亮
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1 CN92104098.9 一种附件式稀土永磁电动机一种附件式稀土永磁 电动机，它有铁磁材料制造的导磁芯体、永磁体、定子导磁体、定子线圈等。其特征在于：导磁芯体是内孔直径与被驱动轮外径相配合的环形，其外部有开有通槽的非铁磁体网状隔架，槽中镶嵌有使用稀土永磁材料制造的永磁体，永磁体成对安装，导磁芯体，永磁体，护环和网状隔架相互固接。本转子的导磁芯体内孔与被驱动轮相配合后，形成一个和被驱动装置一体的永磁转子，省去了转子的支承机构，简化整个被驱动装置的结构。 2 CN93120720.7 永磁电动机电动机包括永磁体的转子和电磁体的 定子。当转子以第一方向旋转时，第一磁体从与最近电磁体铁心对准位置离去，而第二永磁体朝正接近的与紧接的电磁体铁心对准位置运动。最近电磁体在一方向被激磁以抵消第一永磁体对其铁心的吸引。紧接电磁体基本上不激磁，第二磁体对紧接电磁体的吸引主要是由于在紧接电磁体不激磁的情况下它们铁心之间的吸引。由此，施加到电磁体的大部分电功率用以抵消在永磁体和其离开的最近电磁体间的吸引。 3 CN96115873.5 复式交流永磁电动机本发明公开了一种改进的永磁电动机，它革除了现有传统永磁电机“人工下线”的工艺，实现机械化绕制线圈装配，在节约成本和提高装配工艺速度方面较电磁式和传统永磁式电机都有明显改进，并且使新采用的直螺旋定子线圈做为配件可以单独生产。 4 CN97190160.0 用于多相无刷永磁电动机的开关方式的正弦波驱动器 一种开关方式的正弦波驱动电路，根据基本上正弦的开关转换驱动信号向ＤＣ无刷电动机选择性地输出驱动电流并由其吸收该驱动电流。信号波形监测电路监测在电动机绕组上形成的电信号并输出电动机相位基准信号；相位时钟发生器，提供与电动机同步的时钟信号。利用电动机时钟信号令相位计数器按时钟
毕业设计论文 题目永磁同步电动机的设计及结构的研究（院）系电气与信息工程系 专业电气工程及其自动化班级0 学号0 号学生姓名高富帅 导师姓名 完成日期2005年6月8日
目录 摘要 (1) Abstract (2) 第1章绪论 (3) 1.1永磁性材料简述 (3) 1。1。1 稀土永磁材料 (3) 1.1。2 其它永磁材料 (4) 1.1.2。1 铝镍钴永磁 (5) 1.1。2.2 铁氧体永磁材料 (6) 1。1。2。3 粘结永磁材料 (6) 1。2永磁同步电机的发展概况 (6) 1。2.1永磁同步电机在国内的发展概况 (7) 1。2.2永磁同步电机在同外的发展概况 (7) 1。3永磁同步电动机的分类 (8) 1.3.1永磁同步电动机简介 (8) 1。3.2永磁同步电动机的分类 (8) 1.4永磁同步电动机的主要特点和应用 (9) 第2章永磁材料的性能和选用 (11) 2.1 永磁材料磁性能的主要参数 (11) 2。1.1退磁曲线 (11) 2.1.2 回复曲线 (12) 2.1。3 内禀退磁曲线 (13) 2。1。4 稳定性 (14) 2.2 永磁材料的选择和应用注意事项 (15) 2。2.1永磁材料的选择 (15) 2.2.2 永磁材料的应用注意事项 (16) 第3章永磁同步电动机的结构和基本理论 (16) 3.1永磁同步电动机的结构 (18)
3.1。1永磁同步电动机的总体结构 (18) 3。1。2永磁同步电动机的转子磁路结构 (19) 3。1。2.1表面式转子磁路结构 (20) 3.1.2.2内置式转子磁路结构 (21) 3.1.2。3爪极式转子磁路结构 (23) 3.1.3隔磁措施 (23) 3.2 永磁同步电动机的基本理论 (23) 3.2。1 稳态运行和相量图 (23) 3。2。2永磁同步电动机的稳态性能分析和计算 (25) 3。2。2。1电磁转矩和矩角特性 (25) 3。2.3 工作特性曲线 (27) 3.3永磁同步电动机的磁路分析与计算 (27) 3。3.1磁路计算特点 (27) 3。4 异步起动永磁同步电动机的起动过程 (28) 3.4。1起动过程中的平均转矩 (29) 3。4.2起动过程中的定子电流 (29) 3.4。3牵入同步机理 (30) 第4章异步起动永磁同步电动机电磁计算方案 (31) 4.1 额定数据和技术要求 (31) 4。2 主要尺寸 (32) 4.3 永磁体计算 (33) 4.4 定、转子冲片计算 (34) 4。4.1定子冲片计算 (34) 4.4.2转子冲片计算 (35) 4.5 绕组计算 (36) 4.6 磁路计算 (38) 4.7 参数计算 (41) 4。8 交轴磁化轴线Xaq-Iq计算 (45) 4。9 工作特性计算 (45) 4。10起动性能计算 (48) 第5章方案分析 (48) 5。1主要尺寸分析及气隙长度的选择 (54) 5。2 永磁体计算方案分析 (54) 5。3 定、转子计算方案分析 (55) 5。3。1定、转子槽配合的选择 (55)
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。显然在超低速情况下，这些齿谐波的存在仍然会产生转矩脉振。瑞典的Nicola Bianchi等人，采用移动转子磁极位置的方法消除PMSM的转矩纹波，仅适用于8极以下，且要求电机的转子要具有足够磁极摆放空间。德国的N. Bianchi等人，利用供电电流波形调制来削弱PMSM转矩纹波［3］，是一种依赖于电机外部控制的方法，尽管部分地减小了PMSM的输出转矩纹波，但由于电机内电势波形和气隙磁场谐波的存在，使电机损耗加大，影响了电机的效率。 瑞士的P. Lampola等人，分析了多极低速PMSM，但其样机仅局限于12极以内的情况。 综观上述文献报导，其共同之处在于没有注意到PMSM在现代正弦波脉宽调制（SPWM）电源供电情况下，如何从低速大转矩传动系统最佳的角度来研究PMSM的分析和设计问题，并且其分析和解决问题的出发点都是从针对电机的转矩，而忽视了产生转矩脉振的根本原因，即电机内电势波形的设计和研究。 本项目研究低速大转矩稀土永磁同步电动机，与电力电子技术、高集成的机电一体化技术一同，组成的电子-电气-机械一体化驱动技术的理论和技术。从低速大转矩传动系统最优化的角度，重点解决低速大转矩稀土永磁同步电动机的最优化设计问题；消除低频转矩脉动问题；转子嵌入式磁极结构的漏磁问题。并成功地在工厂大机械无齿轮传动系统中得到应用。
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
EMCM：低速大转矩永磁直驱电机在索道上的应用 在EMCM看来，传统客运索道驱动系统一般采用电机加减速器的驱动模式，减速器作为动力传达机构，可以降低输出轴的旋转速度，同时将电机的转矩成比例地放大到减速器的输出轴，再通过与减速器输出轴相啮合的驱动轮将动力传递至运载索，从而使索道的运行速度符合设计要求。但减速器在使用过程中，存在漏油、振动、过热和噪声大等缺点，会降低设备的连续运转能力与可靠性。由于减速器存在机械效率损失，使得系统对电能的利用率降低。在索道的维护工作中，减速器维护一直是重要部分。减速器润滑油泄漏或污染、轴承及齿轮等零部件的损坏均可能导致减速器无法正常工作，造成安全隐患。在高温环境下工作的减速器应设置循环式冷却系统，在低温地区工作的减速器还应设有防冻措施。 近年来，直接驱动系统在国际索道公司产品上被采用。采用直接驱动技术的索道，淘汰了笨重的减速器，将低速大转矩直接驱动电机直接连接到驱动轮上，与传统电机加减速器驱动相比，直接驱动省略了由减速器带来的一系列缺点，因而有诸多优势，目前国内已有直接驱动式索道建成并投入使用。 直接驱动技术
直接驱动的概念于1980 年由麻省理工学院的H.Asada 首次提出，最早应用在机器人上。直接驱动旨在将新型旋转电机或直线电机直接耦合或连接到从动负载上实现驱动，由于省略了皮带或齿轮箱等中间传动部件，结构极大简化，从而使整个系统具有高效率、低能耗、高速、高精度、高可靠性、低维护、高刚度、快响应、无需润滑、运行安静等优点。直接驱动技术被国外工业界称为现代驱动技术中的先进方法和技术，越来越多地应用在各行业中。 空调、冰箱、洗衣机等家用电器采用直接驱动电机可实现直驱变频调速，电机的转速可根据电器所需工况自动调节，从而提高效率，降低能耗和噪声。如采用直驱式永磁无刷电动机的洗衣机效率可提高近30%，采用直驱式永磁无刷电动机的变频空调效率可以提高近20%。 直接驱动电机在现代电动汽车领域应用较为广泛,其中永磁同步电动机具有高效率、高控制精度、高转矩密度、较好的转矩平稳性及低振动噪声等优点。在相同质量与体积下，与其他类型的电机驱动系统相比，永磁同步电机直驱系统能够为新能源汽车提供最大的动力输出与加速度。 在数控机床、纺织、冶金、印刷、邮政机械、包装、自动化生产线以及专用特种设备等领域，常需要高性能伺服系统，采用低速大转矩直接驱动电机可以避免由中间传动机构带来的精度误差, 简化结构，节省空间，满足高效率、高精度、高性能的要求。 索道直驱的优势分析 1）高效节能环保 直接驱动由于省略了中间传动机构，将多级转换系统简化为单一直接的驱动系统，将多个效率相乘的低效系统转变为单个效率的高效系统，减少了中间过程的能量损耗，其综合效率比传统普通电机加减速器驱动的综合效率高出5% 左右。客运索道作为一种需要长时间连续运转的运载工具，采用直接驱动可节省电能，符合国家节能减排的要求。由于不使用润滑油，减少了对环境的污染。 2）结构紧凑，占用空间少 索道采用直接驱动省去了笨重的减速器及联轴器，可以极大地节省索道站房空间，为日
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：A Rotor Structure and Permanent Magnet Design Strategy of Low Speed High Torque Permanent Magnet Synchronous Motor Hao Shuangge, Hongyan, Yan Shuqing, Wang Sheng Guizhou Aerospace Linquan Motor Co., Ltd. Guizhou Guiyang 550000 Abstract: 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
第八节思考题及答案.什么是特种电机？特种电机的分类？ 答：与传统直流电机、异步电机和同步电机相比，在工作原理、励磁方式、技术性能或功能及结构上有较大特点的电机统称为特种电机。特种电机大致划分为如下几类：永磁电机、磁阻类电机、伺服电动机、直线电动机、信号检测与传感电机以及非传统电磁原理电机等。 1.永磁同步电动机与电励磁同步电动机在结构上有什么相似之处，又有什么不同之处？两者相比，永磁同步电动机有什么特点？ 答：永磁同步发电机与电励磁同步发电机在结构上的不同在于前者采用永磁体建立磁场，取消了励磁绕组、励磁电源、集电环和电刷等，结构简单、运行可靠。假设采用稀土永磁，可以提高气隙磁密和功率密度，具有体积小、重量轻的优点。但永磁同步发电机制成后，难以通过调节励磁磁场以控制输出电压，使其应用受到了限制。 2.永磁同步电动机径向式和切向式转子磁极结构各有什么优点？ 答：径向式结构：漏磁系数小、转轴上不需采取隔磁措施、转子冲片机械强度相对较高、安装永磁体后转子不易变形等。切向式结构：在于一个极距下的磁通由相邻两个磁极并联提供，可得到更大的每极磁通。尤其当电动机极数较多，而径向式结构又不能提供足够的每极磁通时，这种结构便具有明显的优势。此外，这种转子结构的凸极效应明显，产生的磁阻转矩在电机总转矩中的比例可达40%,这对充分利用磁阻转矩，提高电动机功率密度和扩展电动机的恒功率运行范围都是有利的。 3.简述永磁无刷电动机的构成，其中位置传感器有哪几种？ 答：永磁无刷直流电动机由电动机本体、转子位置检测装置和功率驱动电路三局部组成。常用的位置传感器主要有电磁式位置传感器、光电式位置传感器、磁敏式位置传感器，其中，磁敏式位置传感器种类有多种，如霍尔元件、磁敏晶体管以及磁敏电阻器等。 4.永磁无刷直流电动机为什么一定要有位置传感器或间接位置传感器？
永磁同步电动机结构设计开题报告 篇一：永磁同步电动机开题报告 永磁同步电动机设计 一课题研究背景[1] 我国电动机保有量大，消耗电能大，设备老化，效率较低，永磁同步电动机(PMSM)具有体积小、效率高、功率因数高、起动力矩大、力能指标好、温升低等特点。永磁同步电机的运行原理与电励磁同步电机相同,但它以永磁体提供的磁通代替后者的励磁绕组励磁,使电机结构更为简单。近年来,永磁材料性能的改善以及电力电子技术的进步,推动了新原理、新结构永磁同步电机的开发,有力地促进了电机产品技术、品种及功能的发展,某些永磁同步电机已形成系列化产品,其容量从小到大,目前已达到兆瓦级,应用范围越来越广;其地位越来越重要,从军工到民用,从特殊到一般迅速扩大,不仅在微特电机中占优势,而且在电力推进系统中也显示出了强大的生命力。永磁同步电机以其效率高、比功率大、结构简单、节能效果显著等一系列优点在工业生产和日常生活中逐步得到广泛应用。尤其是近年来高耐热性、高磁性能钕铁硼永磁体的成功开发以及电力电子元件的进一步发展和改进,稀土永磁同步电机的研究开发在国内外又进入了一个新的时期,在理论研究和应用领域都将产生质的飞跃,目前正向超高速、高转矩、大功率、微型化、高功
能化方向发展。 二研究目的和意义 熟练掌握永磁同步电机的特点和机构，性能，掌握永磁同步电机的电磁计算，会设计永磁同步电机。 三研究内容 1 永磁同步电动机转子结构形式[2] （1）外贴式转子结构 永磁体贴到转子外表面上，径向充磁；永磁体也可以嵌入转子表面内，贴于转子表面的转子结构制造容易，常用于矩形波同步电动机和恒功率运行的正弦波永磁同步电动机中。 （2）内置式转子结构 1)径向式结构；漏磁系数小，永磁体轴向嵌入磁体槽中，通过磁漆桥限制漏磁通，转子机械强度高。 2）切向式结构；每极磁通比径向大，主要因为每极磁通有两相相邻的磁极提供，但是这种转子结构复杂，转轴又需要非磁性材料或在转轴外加隔磁套，所以漏抗大。 3）混合式结构 这种结构结合了径向式和切向式的优点，但结构比较复杂，制造难度大。 2 永磁同步电动机的电抗参数计算[3] 1）永磁电动机动机电抗参数研究
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。
低速直驱永磁潜油电动机分析与设计 摘要：近年来，随着油田生产技术的发展和开发难度的加大，潜油电机作为 油田主要的驱动设备，在油田的开采过程中发挥着越来越重要的作用。低速直驱 永磁潜油电动机是潜油电机中的一种，它具有高转矩、低转速、体积小、重量轻、效率高等特点，广泛应用于石油开采设备上。目前低速直驱永磁潜油电机的设计 研究较少，因此针对低速直驱永磁潜油电动机进行了分析与设计，并利用 ANSYS 软件对电动机进行了有限元分析。通过有限元仿真验证了该电动机的设计是合理的，能够满足油田对电机的要求。 关键词：低速直驱；永磁潜油电动机；设计分析 引言：低速直驱永磁潜油电动机主要由定子、转子、转轴以及减速器组成。 这一类电机的转子是在转子铁芯上绕制一个定子线圈，转子铁芯上绕一个永磁体，转子铁芯与转轴固定。根据直驱电机的结构特点，在电机的定子槽口和转子槽口 之间布置了一些导磁体，通过改变磁路结构，使每极磁路磁阻最小，从而实现了 较高的功率密度。根据要求，低速直驱永磁潜油电动机的额定功率为20 kW。在 满足了高功率密度要求之后，电机的设计指标为：额定电压380V；额定电流60A；额定转速0~3000r/min；额定转矩0.40 Nm；额定功率为20 kW的电动机。本文 使用有限元软件 ANSYS对低速直驱永磁潜油电动机进行了仿真分析。 1.电动机结构和工作原理 低速直驱永磁潜油电动机主要由定子、转子永磁体、转子槽、定子外圆等部 件组成。该电动机采用内置式安装，将转子外圆固定在内腔上。转子磁路采用传 统的磁滞回线，转子内外圆之间为气隙，定子由多个扇形磁极组成。电机的气隙 大小为0.2 mm，空载感应电动势为0V，负载感应电动势为100V，额定功率为15 kW。电机的机械结构简单、安装方便，可在井下通过采油工艺直接进行一系列开 采工作，对潜油系统的维护简单，可减少电机本身对井口设备的依赖。该电机主 要应用于常规驱动方式难以实现的井下工况。
电动汽车驱动用内置式永磁同步电机设计与实验研究 符荣;窦满峰 【摘要】In this paper, the main parameters influencing motor running characteristics are analyzed in depth for driving requirements under each of different running conditions of IPMSM for electric automobiles. In order to a-chieve maximum output torque under low speed operating conditions and to extend the field weakening range of the motor at high speed constant power operating conditions, the quadrature axis inductance parameter values Lq of IPMSM should be improved to the greatest extent possible during design. Furthermore, a 30 kw prototype of IPMSM is designed for traction electric automobiles;the main performances, including that of electromagnetic field, of the 30 kw prototype are analyzed with finite element method;then the experimental parameters, no-load test and load test of the 30 kw prototype are accomplished. The calculation results with FEM agree with the experimental results for the 30 kw prototype;these results and their analysis show preliminarily the validity of the design and analysis.%针对电动汽车驱动电机既要满足低速区大转矩输出，同时又要满足高速恒功率区宽弱磁调速范围的特殊需求，提出采用V型转子磁路 结构的内置式永磁同步电机作为驱动电机；通过对影响这种结构电机运行特性的主要参数理论分析表明：提高内置式永磁同步电机交轴电感Lq 参数值，不仅有利于提高电机恒功区弱磁扩速范围，而且同时也满足低速区的大转矩输出要求。同时，采用这种结构设计了30 kw电动汽车驱动用内置式永磁同步电机，结合有限元对 样机主要性能进行了电磁场计算；并对样机进行了参数实验、空载实验、负载实验。
表贴式永磁同步电动机是一种广泛应用于各种电动车辆和工业设备中的电机类型。它以其高效率、高功率密度和良好的动态特性而备受关注。本文将介绍表贴式永磁同步电动机的典型结构和工作原理，帮助读者更好地理解和应用这一先进的电机技术。 一、电机结构 1. 定子结构 表贴式永磁同步电动机的定子结构采用传统的三相绕组，通常由三个对称分布的线圈组成。这些线圈沿着定子的内部表面环绕，形成一个均匀的环形结构。定子绕组中的导线经过绝缘处理，以防止电流泄漏和相互短路。 2. 转子结构 表贴式永磁同步电动机的转子结构是其独特之处。与传统的感应电动机不同，表贴式永磁同步电动机的转子上装有一组稀土永磁体，这些永磁体以特定的方式粘贴在转子表面上，形成了一个永磁转子。这种设计使得电机具有更高的磁场密度和更强的磁场稳定性。 3. 轴承和冷却系统 为了保证电机的稳定运行和可靠性，表贴式永磁同步电动机通常配备有高精度的轴承系统，以减少转子与定子之间的摩擦耗损。电机还需要一个有效的冷却系统，以控制电机温度并防止过热损坏。
二、工作原理 1. 磁场生成 当三相交流电源施加在定子绕组上时，会产生一个旋转磁场。这个旋转磁场会与转子上的永磁体相互作用，导致转子上的永磁体产生一个旋转磁场。这个旋转磁场会导致转子产生转矩，驱动电机运转。 2. 同步运行 由于转子上的永磁体与定子上的旋转磁场同步运行，因此这种电机被称为同步电机。同步电机的运行速度与供电频率的倍数成正比，因此在工业应用中通常需要配合变频器等调速设备进行匹配使用。 3. 控制技术 为了实现精准的转矩控制和速度调节，表贴式永磁同步电动机通常需要配合先进的电机控制技术。磁场定向控制、矢量控制等技术可以有效地优化电机的性能，并保证其在不同工况下的稳定运行。 以上就是表贴式永磁同步电动机的典型结构和工作原理的介绍。这种电机类型在电动汽车、轨道交通、工业机械等领域有着广泛的应用前景。随着先进材料和电机控制技术的不断发展，表贴式永磁同步电动机必将在未来发挥越来越重要的作用。表贴式永磁同步电动机作为一种高效率、高功率密度和良好的动态特性的电机类型，在各个领域的
浅谈研究永磁同步电机的重要性 摘要：为响应我国“大众创业，万众创新”的号召，永磁同步电机具有效率高、体积小、振动小、噪音低的特点，在创业、创新活动中也具有广泛的应用， 具有较大的研究价值。 关键词：永磁同步电机；发展；研究； 引言：随着化石能源的耗竭和温室效应的加剧，人们对能源的用量逐渐增大 使得可利用能源逐渐减少，能源问题是当前及今后面临的首要问题，也是当今社 会实现可持续发展不得不考虑的问题。在当今全球更大范围内如何寻找可再生的 能源和更高效的可再生能源综合利用的方式已经逐渐成为了人们广泛讨论和关注 的一个问题。电动机作为电能的主要使用设备，在美国、加拿大、欧盟和其他国家，一些法规已经为电动机设定了最低效率，设计开发高效节能的电机应用于社 会生活和工业生产中对改善环境和能源短缺问题具有重要的实际意义。 1 如何提高感应电动机的效率 在所有类型的电动机中，提高感应电动机的效率是最有效的实践，因为这种 类型的电动机消耗了电机总能量的很大一部分。一种解决方法通常是通过优化感 应电动机的设计。另一种解决方案是用高效永磁(PM)电机代替感应电机。 1.1 永磁电机的发展及应用范围 永磁同步电机是采用将永磁材料嵌入电机转子结构中的方法产生转子磁场， 在永磁同步电机的发展初期由于永磁材料性能不高，可提供的磁场较弱不能满足 电机运行的需要，使得电机效率低，发展受阻但因为新型永磁材料钕铁硼的出现 再加上中国的稀土永磁材料产量高给永磁同步电动机的发展带来了一束光芒。电 动机中永磁自动同步电机材料的生产质量和使用性能大大提高了，电机结构紧凑，漏磁少，转矩小和密度高，振动小和噪声小；永磁自动同步电机没有励磁控制装
永磁同步电机（PMSM）的转子结构剖析 永磁同步电机的转子包括永磁体、转子铁芯、转轴、轴承等。 具体来说，根据永磁体在转子铁芯中的位置可以分为表面式和内置式PMSM。 其中表面式PMSM转子结构又分为：表贴式和插入式。 内置式PMSM转子磁路结构分为：径向式、切向式和混合式。 一，首先，介绍一下表面式PMSM。如下图中的PMSM极对数为2，分别为表贴式和内置式。 表贴式 内置式 在下面的这幅图中已经标出了两种表面式转子的d轴线与q轴线的位置，d轴线与电动机的转子磁极所在的轴线重合，q轴线超前d轴90电角度，即相邻两个磁极的集合中性轴线。由于在不同转子中的磁
极对数不一样，所以q轴与d轴之间的机械角度差时不同的，但是电角度的差都是90度。 接下来说一说这种结构的转子的特点： 对于这种表面式的转子结构,永磁体贴在转子圆形铁芯外侧，由于永磁体材料磁导率与气隙磁导率接近，即相对磁导率接近1，其有效气隙长度是气隙和径向永磁体厚度总和；交直轴磁路基本对称，电动机的凸极率ρ=Lq/Ld≈1，所以表面式PMSM是典型的隐极电动机，无凸极效应和磁阻转矩；该类电动机交、直轴磁路的等效气隙都很大，所以电枢反应比较小，弱磁能力较差，其恒功率弱磁运行范围通常较小。由于永磁体直接暴露在气隙磁场中，因而容易退磁，弱磁能力受到限制。由于制造工艺简单、成本低，应用较广泛，尤其适宜于方波式永磁电动机。 二，内置式PMSM，顾名思义永磁体埋于转子铁芯内部，其表面与气隙之间有铁磁物质的极靴保护，永磁体受到极靴的保护。其结构如下图： 对于内置式PMSM其q轴的电感大于d轴的电感，有利于弱磁升
速，由于永磁体埋于转子铁芯内部，转子结构更加牢固，易于提高电动机高速旋转的安全性。如图所示 内置式PMSM转子磁路结构包括径向式、切向式和混合式。 其中径向式转子磁路如上图第一张，永磁体置于转子的内部，适用于高速运行场合；有效气隙较小，d轴和q轴的电枢反应电抗较大，从而存在较大的弱磁升速空间。另外，d轴的等效气隙较q轴等效气隙更大，所以电动机的凸极率ρ=Lq/Ld>1。转子交、直轴磁路不对称的凸极效应所产生的磁阻转矩有助于提高电动机的功率密度和过载能力，而且易于弱磁扩速，提高电动机的恒功率运行范围。 对于切向式的IPM的转子磁路结构，相邻两个磁极并联提供一个极距下的磁通。所以可以得到更大的每极磁通。当电动机的极对数较多时，该结构更加突出。采用切向式结构电动机的磁阻转矩在电动机的总电磁转矩中的比例可达40%。 径向式结构的PMSM漏磁系数较小，不需要采取隔离措施，极弧系数易于控制，转子强度高，永磁体不易变形。切向式结构的PMSM 漏磁系数大，需要采取隔离措施，每极磁通大，极数多，磁阻转矩大。 此外，还有混合式结构的PMSM，它结合了径向式和切向式的优
永磁技术在大型风力发电机组中的研究 与应用 摘要：近年来,永磁电机成为了电机行业关注的热点并得到了快速的发展,越来越多的应用于风力发电领域,可以说进入了大发展时期。永磁风力发电机组和双馈风力发电机组是变速恒频机组的两个重要方向。双馈风力发电机组是高速齿轮箱和双馈异步发电机的传动技术路线。永磁风力发电机组具有直驱、半直驱和高速传动系统这三种技术路线,Vestas、GE、SGRE和金风科技等采用此技术路线。 关键词：永磁技术；大型风力发电机组；应用 引言 在现阶段风力发电系统中使用永磁发电机较为常见。电力公司应加强对相关技术使用的控制，优化风力发电系统，提高发电效率。此外，电力公司必须不断优化相关技术的创新，以满足风力发电的多样化需求。 1.风力发电机永磁技术分类 1.1高速双馈感应发电机 双馈电机定子绕组电压受电网运行频率的影响，因此双馈电机定子绕组的工作范围受到限制。确定电网运行频率后，即可确定双馈电机定子线圈的极数。例如，高速双传感器发电机转速为1750r/min(额定转速)，运行速度约为1500 r / min。必须使用四极电动机。如果电网频率为50Hz，电机同步转速为1500 r / min。同时，考虑到高速双传感器发电机组线圈变换器的功率特性，永磁电机需要的功率大于电网工作频率50Hz的高速双传感器发电机组。同时，由于额定转速高于同步转速，双馈发电机运行时电流频率较高，变频器供电系统产生的谐波
可能会增加运行时电机损耗。因此，在应用高速双传感器发电机时，也应考虑转 子的散热问题。 1.2低速直驱永磁发电机 直流低速永磁发电机具有极选、大直径、低速旋转等特点，其设计形式与传 统的高速发电机大不相同，生产材料较多，生产成本较高。作为系统管理的一部 分工作人员应考虑通过高效率地混合高速和低速永磁发电机，降低发电的总体 成本。设计低速永磁发电机时，设计人员应考虑到以下几点:第一，设计人员应 科学合理地选择发电机结构；由于永磁发电机内部结构丰富多样，如水平、径向 和轴向磁流，不同结构类型对发电机的生产成本影响很大，影响发电机的运行功 率和运行性能。第二，设计人员还必须科学合理地选择槽数和极数，因为低速永 磁发电机体积大，因此发电机转速与输出电压之间没有直接联系。在选择电磁负 荷的过程中，由于这些发电机的磁流量相对较低，定子线圈的数量相对较多，定 子线圈的功耗往往较高，因此设计人员必须合理调整定子线圈的数量。此外，设 计人员必须以科学合理的方式选择冷却方式，并且由于这些发电机散发大量热量，因此必须结合必要的空气冷却措施，以确保发电机正常稳定地运行。 1.3无传感器直接转矩控制 同样，为了减少传感器的使用和提高风力发电系统的可靠性，对永磁同步风 力发电机组直接调节无传感器技术进行了大量研究。两种不带位置传感器的转子 检测方法，但实际上并未应用。一种永磁直盘风力发电系统无风速传感器直接转 矩控制策略，该策略直接控制电机转矩和定子磁链，实现无转速外圈同步发电机 的最优控制，避免出现以下问题直接转矩控制系统的SVM技术和无位置传感器的 组合。采用RBF神经网络估计风速并考虑转矩损失的最大跟踪能量控制策略。 1.4磁极系统的可靠固定 磁极系统的可靠固定作为永磁电机运行的前提条件,需要保证在发电机运行 过程和生命周期内,不能够由于电磁力、离心力、疲劳等导致固定松动、结构老化,需采用有效的仿真手段,对磁极固定形式进行可靠性论证。用于风力发电机领 域的永磁体固定方式通常有表贴式和内置式两种。表贴式磁极的永磁体直接面对
低压永磁同步电动机不同转子磁路结构分析 徐晓慧 【摘要】对低压永磁同步电动机不同转子磁路结构进行分析.与传统的电励磁同步电机相比,永磁同步电动机特别是稀土永磁同步电机优点甚多:首先,永磁同步电动机损耗少、效率高、节电效果明显;其次,永磁同步电动机结构简单、运行可靠.但转子磁路结构不同,则电动机的运行性能、控制系统、制造工艺和适用场所也不同.以一台55kW-4电机为例,结合Ansoft有限元分析,了解不同转子磁路结构的区别.【期刊名称】《防爆电机》 【年(卷),期】2018(053)005 【总页数】3页(P16-18) 【关键词】永磁同步电动机;转子磁路结构;有限元分析 【作者】徐晓慧 【作者单位】国家防爆电机工程技术研究中心,黑龙江佳木斯154002 【正文语种】中文 【中图分类】TM303.3 0 引言 近年来，随着永磁材料性能的不断提高和完善，特别是钕铁硼永磁的热稳定性和耐腐蚀性的改善和价格的逐步降低以及电力电子器件的进一步发展，加上永磁电机研究开发经验的逐步成熟，除了大力推广和应用已有研究成果，使永磁电机在国防、
工农业生产和日常生活等方便获得越来越广泛的应用外，稀土永磁电机的研究开发进入一个新的阶段。 永磁同步电动机也由定子、转子和端盖等部件构成。定子与普通感应电动机基本相同，也采用叠片结构以减小电动机运行时的铁耗，转子铁心可以做成实心的，也可以用叠片叠压而成。电枢绕组既可以采用集中整距绕组的，也可以采用分布短距绕组和非常规绕组的。永磁电机的气隙大小是一个非常重要的尺寸，尽管它对这类电动机的无功电流的影响不如对感应电动机敏感，但是它对电动机的交、直轴电抗影响很大，进而影响到电动机的其它性能。而且，气隙的大小还对电动机的装配工艺和电动机的杂散损耗有着较大的影响。永磁同步电动机与其他电机最主要的区别是转子磁路结构，下面对其进行详细分析。转子磁路结构不同，则电动机的运行性能、控制系统、制造工艺和适用场所也不同。按照永磁体在转子上位置的不同，永磁同步电动机的转子磁路结构一般可分为三种：表面式、内置式和爪极式。 1 结构分类 1.1 表面式转子磁路结构 这种结构中，永磁体通常呈瓦片型，并位于转子铁心的外表面上，永磁体提供磁路的方向为径向，且永磁体外表面与定子铁心内圆之间一般仅套以起保护作用的非磁性圆筒，或在永磁磁极表面包以无纬玻璃丝带起保护作用。 表面式转子磁路结构又分为凸出式和插入式两种，对采用稀土永磁的电机来说，由于永磁材料的相对回复磁导率接近1，所以表面凸出式转子在电磁性能上属于隐极转子磁路结构；而表面插入式转子的相邻两永磁磁极间有着磁导率很大的铁磁结构，故而在电磁性能上处于凸极转子磁路结构。 1.2 内置式转子磁路结构 这类结构的永磁体位于转子内部，永磁体外表面与定子铁心内圆之间(对外转子磁 路结构则为永磁体内表面与转子铁心内圆之间)有铁磁物质制成的极靴，极靴中可
低速永磁同步电动机降低齿槽转矩的方法 CHEN Junjie;CHI Changchun 【摘要】永磁体加工工艺的不断提升和我国稀土的大量开采,为永磁电动机设计和制造水平的进一步提升提供了良机.永磁同步电动机凭借着高效率和高转矩在能源 开采、交通运输等诸多领域运用广泛.齿槽转矩是因为电动机磁导不均匀造成的,在 电动机转动过程中不能避免.齿槽转矩会导致电动机出现噪声和振动,影响电动机的 使用寿命.借助Ansys18.2软件,建立低速永磁同步电动机模型,对比了多组极弧系数、磁钢形状和斜槽角度后,得出极弧系数为0.7、斜槽角度为5°、偏心距为2 mm时,电动机的齿槽转矩、气隙谐波和反电势谐波最小. 【期刊名称】《上海电机学院学报》 【年(卷),期】2019(022)001 【总页数】6页(P13-18) 【关键词】永磁同步电动机;齿槽转矩;反电势波形;极弧系数;斜槽 【作者】CHEN Junjie;CHI Changchun 【作者单位】; 【正文语种】中文 【中图分类】TP2 低速永磁同步电动机一般是指转速低于500 r/min的电动机，此类电动机在许多 工业运输领域如电梯系统、码头传输、矿山机械中很常见。低速永磁同步电动机需
要降低齿槽转矩，提高整个转动装置稳定性和运行效率。本文选取的电动机转速为110 r/min，通过Ansys18.2软件仿真，比较电动机在不同极弧系数、偏心距和斜槽角度下的齿槽转矩的大小，分别选取各组的最佳值；对齿槽转矩值最小的三相反电势波形和气隙磁密波形分别仿真，进行谐波分析，说明在降低齿槽转矩的同时，三相反电势和气隙磁密也有所改善。 1 齿槽转矩研究现状 对降低齿槽转矩的方法和关于电动机齿槽转矩的研究较多。在磁钢形状优化领域，文献[1]研究了偏心永磁体对电动机气隙磁密波形的影响，在该电动机模型下，原永磁体结构的电动机气隙磁密谐波含量为21.47%，而使用了最优偏心永磁体的电动机谐波含量仅为5.83%，气隙磁密的谐波含量大幅下降。文献[2]研究了降低由转子端部效应引起的齿槽转矩问题，为了减小齿槽转矩的幅值，控制电动机的转矩脉动在较低水平，对永磁体外弧边缘进行形状优化，使用这个方法后，齿槽转矩相比之前下降了75.9%，电动机的转矩脉动也较小。文献[3]研究了内置式永磁同步电动机齿槽转矩偏大的问题，让电动机的反电势尽可能大，以齿槽转矩幅值和谐波畸变率最小作为目的，提出了4种永磁体形状及其相应的磁化方向模型。优化后电动机的齿槽转矩幅值减少了26.8%，对应的谐波畸变率减小了64%。这种不等宽度的永磁体优化方法在削弱齿槽转矩幅值和减小电动机转矩脉动方面效果明显。永磁体的宽度是指永磁体的极弧系数。不等宽度的永磁体与传统永磁电动机永磁体的分布不同。传统永磁电动机的永磁体是等宽度、等间隙、均匀排布的，其转子结构是完全对称的。而不等宽永磁体和传统的不一样，对转子永磁体的重新设计，减小了电动机齿槽转矩的基波和谐波，显著降低了电动机的齿槽转矩。文献[4]在不等宽度永磁体削弱齿槽转矩的基础上作进一步研究，不改变电动机用磁总量，重新分配永磁体宽度，其具体模型示意图如1所示。此种方法虽然可以减弱齿槽转矩和转矩脉动，但是电动机的输出转矩会有一定程度的降低[5-8]。