稀土永磁电机

关键词：

稀土永磁电机（精选十篇）

稀土永磁电机 篇1

院士专家认为深圳安托山特种机电有限公司自主研制的稀土永磁无铁芯电机实现了我国高效节能电机的重大突破。该产品技术上实现了“三大”突破:轴向磁场结构;独特的定子绕组分布及成型工艺;定、转子无铁芯化。性能上具有“四大”优势:高效节能;轻便节材;调速性好;可靠性强。

目前,我国拥有自主知识产权的稀土永磁无铁芯电机研发和产业化水平居世界前列,产品应用前景广阔。据初步测算,如果新增电机中有三分之一替代,每年可节电近500亿千瓦时,节约硅钢片5 0万吨、铜2万吨,可创造近百亿元的产值,经济效益和社会效益十分可观。

稀土永磁材料市场调研分析 篇2

资料来源：前瞻网：2013-2017年中国稀土永磁材料行业需求潜力与投资商机分析报告，百度报告名称可查看报告详细内容。

稀土永磁材料是将钐、钕混合稀土金属与过渡金属（如钴、铁等）组成的合金，用粉末冶金方法压型烧结，经磁场充磁后制得的一种磁性材料。

稀土永磁材料市场行业发展现状：

稀土永磁分钐钴（SMCo）永磁体和钕铁硼（NdFeB）系永磁体，其中钐钴磁体的磁能积在15-30MGOe之间，钕铁硼系永磁体的磁能在27-50MGOe之间，被称为“永磁王”，是目前磁性最高的永磁材料。

稀土永磁材料市场行业前景趋势分析：

稀土永磁材料作为一种重要的功能材料，广泛的应用在能源、交通、机械、医疗、计算机、家电等领域，在国民经济中扮演重要角色。低碳经济的到来，将大幅促进对钕铁硼等永磁材料的需求。

前瞻网：2013-2017年中国稀土永磁材料行业需求潜力与投资商机分析报告，主要从市场、高端产品、上游供应、下游需求、企业等方面来阐述稀土永磁材料发展状况，并根据低碳经济发展形势预测稀土永磁材料未来发展前景。

稀土永磁 中游复苏明确 篇3

上涨的触发因素既有消息面上的，也有行业基本面上的。消息面上，4月8日，中国稀土学会专家组副组长徐广尧表示，日本在其南鸟岛周边发现大量稀土一事炒作的成分居多，意在打压中国稀土产业。经过了解，此事在去年就曾有媒体报道过，属于旧闻新炒。去年6月份，日本媒体报道称，日本南鸟岛周边的海底可能存在大量稀土，泥土堆积范围超过1000平方公里，可能蕴藏着约680万吨稀土，稀土可供日本国内使用230年。传闻得以澄清，再次证明中国稀土霸主地位未动摇。也提振市场对稀土行业的信心。

稀土量增价滞 景气尚需时日

稀土行业经历了一年多的低迷，也逐渐见底回升。特别是2月稀土出口量同比猛增近3倍更让倍感压力的企业得以看到希望。今年2月中国稀土出口1106吨，同比大增289.12%，去年同期的基数太低，当月中国稀土出口仅284吨。此外，2月稀土出口大增也受益于价格下跌。数据显示，2月稀土价格2.265万美元/吨，较上月的2.554万美元/吨下降了11.32%。进入3月，稀土价格基本跟上月持平。2012年全国稀土氧化物实际产量接近30万吨，远超官方统计的9.68万吨，扣除6万吨左右的消费，去年国内过剩20万吨。仅2012年过剩导致的库存就需消化3年以上，从供需而言，稀土价格仍将持续承受压力。目前，稀土销售进入传统的销售旺季，销量的增长有望抵消一部分售价下滑的不利影响，利好相关企业的业绩。

中游永磁材料先行走出低谷

稀土企业压力依旧，而以稀土为原料的中游加工企业却更早看到了希望。稀土永磁订单拐点初现，国内钕铁硼大厂开工率环比走高。目前国内钕铁硼大厂开工率70-80%，环比12 年四季度低点约有10个百分点的改善；从全季度来看，订单量环比持平甚至有所增长，若剔除2月份春节停工因素，订单环比增长将更高。从出口数据也得到了佐证，2013 年2 月稀土及制品出口量同比大幅增长47%，由12 年同期的1697吨增至2501 吨。

下游企业库存周期由“去库”转为“补库”。开工率改善主要来自于VCM （虚拟通道内存）及消费电子领域需求的改善。12 年以来，由于宏观经济低迷，以西数、希捷为代表的下游消费电子企业原材料基本按需采购，总体处于去库存状态，原材料库存持续走低，经过1年多去库存，下游企业原材料库存均处于较低水平（西数、希捷原材料库存周转天数仅分别为6.3、7.5 天，处于历史低位）。13 年以来，随着全球经济复苏态势的确认，下游企业库存周期由去库存转为补库存，进而拉动上游钕铁硼订单增长。新能源汽车正取得快速进展，除了电子以外，另一使用大户新能源汽车与混动汽车在节能环保的大趋势下，日渐普及，销量不断上升，拉动永磁需求。2012年美国新能源汽车（含普通混合动力）的总量超过48万辆，成为全球第一大市场。日本丰田汽车公司宣布其混合动力车从2012年1--10月末在全球的销量突破100万辆。自1997年发售以来，全球累计销量为460.3万辆。2012年9月底，本田混合动力车全球累计销量也已突破100万辆。国内，工信部正在制定对专门生产节能汽车和新能源汽车的优惠政策，争取上半年出台。新能源与混动汽车高速增长，烧结钕铁硼必然受益。首先，驱动电机在混合动力与新能源汽车中不可或缺；其次，驱动电机对磁体磁性能有着极高要求，使得拥有最大磁能积的烧结钕铁硼成为驱动电机的首选，其他磁体对其替代能力有限。

两路径把握机会

稀土价格仍旧疲弱，未来处于上游的稀土行业的机会主要来自于大型稀土集团的组建。近期赣州稀土集团继续收购龙南稀土分离资产，“南方整合”之争日益明显，如果说此前稀土板块的投资主线在于央企“跑马圈地”的进展，那么2013 年南方各省稀土整合政策及行动将触发稀土板块新一轮的投资机会。广晟有色、五矿发展、中国铝业将成为可以预期的重点对象。其中广晟有色有广东省政府的支持，有望控制广东省的重稀土资源，其次是五矿旗下的ST关铝，作为五矿的稀土业务整合平台，通过资产注入，ST关铝目前已经拥有了分离冶炼资产和稀土研究院，而五矿在湖南的稀土矿存在注入ST关铝的可能。推荐广晟有色、ST关铝。

稀土永磁电机 篇4

近年来稀土材料中钕铁硼稀土永磁体发展很快, 随着稀土永磁材料、稀土永磁体研发的不断深入, 带动着相关行业如稀土永磁伺服电机快速发展。普通电动机的主极磁场由励磁绕组通以电流产生, 而稀土永磁电机的主极磁场由稀土永磁体产生, 其励磁部分不需要电流。因此稀土永磁电机有节能、没有励磁损耗、结构简单、可靠性高等一系列优点。在中小功率伺服系统中, 目前稀土永磁伺服电机已经占有主流地位。随着永磁材料的发展, 特别是高磁能积稀土永磁材料钕铁硼的深入研究发展, 稀土永磁电机功率不断增大, 极大地推动了稀土永磁电机的应用。据分析, 在今后很长时间内稀土永磁电机将处于高速发展阶段。我们知道整个世界大约60%—70%的电力是用在各种电机上, 再由电机转换为其它动能的, 因此稀土永磁伺服电机发展空间是巨大的。在稀土原材料—稀土永磁体—稀土永磁伺服电机产业链中, 稀土原材料、稀土永磁体是中初级产品, 而稀土永磁伺服电机是高科技含量、高附加值产品。稀土永磁伺服电机涉及稀土永磁材料、功率半导体、测量、自动控制、加工制造等技术, 而稀土永磁体制造、电机绕线加工制造等相对而言是比较通用的技术。

近年来随着稀土永磁材料的发展, 稀土永磁体所能产生的磁能积逐步提高, 因而稀土永磁电机单机容量不断增大。伺服系统的发展经历了从液压、气动到电气的过程, 而电气伺服系统包括伺服电机、反馈装置和控制器。早期电气伺服系统中直流电机作为主要执行部件, 在20世纪70年代以后, 由于交流伺服电机的性价比不断提高, 逐渐取代直流电机成为伺服系统的主导执行电机。交流伺服系统越来越成熟, 市场呈现快速多元化发展, 交流伺服技术已成为工业自动化的支撑性技术之一。进入21世纪, 随着稀土永磁材料、稀土永磁体研发的不断深入, 稀土永磁伺服电机具备十分优良的低速性能、可以实现弱磁高速控制, 调速范围宽广、动态特性和效率都很高。在5KW以下交流伺服系统中, 稀土永磁伺服电机取代交流伺服电机, 已经成为主流之选。同时, 稀土永磁伺服电机符合高效节能的世界潮流, 正向高精度、大功率方向发展, 处于快速发展阶段。

1 装置原理

本研制的稀土永磁伺服电机, 其基本的技术原理是电机采用稀土永磁体产生主极磁场, 内嵌反馈装置精确反馈电机转动的位置信号至控制器, 控制器用全数字化设计, 软件实现电流-速度-位置三环控制系统, 在数字处理器中通过矢量变换实现电机电磁转矩的瞬时值有效控制, 提高电机动态控制性能, 控制智能功率模块IPM输出三相SPWM波至伺服电机, 完成闭环控制。

电动机的主极磁场可以由励磁绕组通以电流产生, 也可以直接由永磁体产生。普通电机采用在励磁绕组通以电流的方法产生主极磁场, 而稀土永磁体电机主极磁场则由稀土永磁体直接产生。由于稀土永磁体电机不需要电励磁的主磁极铁心和励磁绕组, 不存在励磁损耗, 因而电机效率高, 能耗低。稀土永磁体电机采用稀土永磁磁极后, 电动机的磁极结构变得简单, 也不再需要电刷和滑环, 因而电机加工装配便利、可靠性高。框图1如下:

2 总体设计

稀土永磁伺服电机包括伺服电机主体和控制器两部份, 在伺服电机主体中内嵌反馈装置及实时高速需求的数字处理器 (DSP) 。稀土永磁伺服电机涉及稀土永磁材料、绝缘材料、轴承、功率半导体、测量、自动控制、加工制造等技术, 其核心技术是基于永磁电机动态解耦数学模型的矢量控制方法, 用微芯片技术实现硬件、软件控制。本装置主要设计内容包含以下几点:

(1) 稀土永磁伺服电机闭环系统动态参数的建立;

(2) 数字处理器硬件设计, 对数据高速实时处理, 完成算法, 控制功率元件输出三相SPWM波至伺服电机;

(3) 功率元件及外围电路设计, 采用智能功率模块IPM, 并实现各类保护及人机界面;

(4) 电流-速度-位置三环系统的数学模型及三环控制系统的设计, 设计原则先内环后外环, 并采用数字处理器DSP全数字化软件设计, 实现高性能、灵活控制;

(5) 稀土永磁伺服电机矢量变换控制, 通过矢量变换实现电机电磁转矩的瞬时值有效控制, 从而获得稀土永磁伺服电机理想的动态性能;

(6) 位置检测部件及信号处理电路, 采用编码器嵌入伺服电机主体反馈位置信号, 经处理同时得到速度信号, 构成闭环控制;

(7) 随动系统的稳态误差分析和动态校正, 利用系统数字描述, 确定校正装置的结构和参数, 使系统具有给定的静态和动态指标。

3 关键技术

本装置在研制过程中解决了以下两个关键的技术难点:

(1) 稀土永磁伺服电机矢量变换控制方法;

(2) 电流-速度-位置三环控制系统设计软件;

本装置从0~3600转响应时间不超过0.12秒, 刹车时间从3600转到0转不超过0.14秒, 伺服电机误差不超过1度, 稳定可靠, 无抖动, 而且相对电励磁伺服电机节能5%以上, 同时伺服电机没有明显的电流声和电磁声, 编码盘具有抗灰尘、抗干扰能力极强, 功能上带有无极调速和人机界面, 可按要求调整参数。

4 结论

国内交流伺服的市场规模2008年估计在25亿人民币左右, 市场规模近3年一直保持了大于25%的年复合增长率, 在所有自动化产品中当属发展最快之列。而且随着世界制造业加速向中国转移, 稀土永磁伺服电机的市场会继续保持快速增长的势头, 预计从2009到2015年, 年平均增长率会维持在20%以上, 并且今后几十年都将是朝阳产业, 具有较大的规模。稀土永磁伺服电机是高新技术及高附加值产品。国内稀土资源丰富, 稀土永磁体发展很快。

由于稀土永磁伺服电机高效节能, 符合世界潮流与趋势, 同时具有加工、装配简便, 可靠性高等一系列优点, 易于推广, 市场前景十分广阔。

摘要：本文介绍了一种用稀土材料研制的永磁伺服电机, 该电机由在伺服电机主体中内嵌反馈装置和实时高速需求的数字处理器 (DSP) 组成, 由于采用稀土永磁磁极, 电动机的磁极结构变得简单, 无需电刷和滑环, 因而电机加工装配便利、可靠性高。

关键词：稀土永磁体,DSP,矢量变换

参考文献

[1]唐任远.稀土永磁电机的研究与发展[J].电气技术, 2002 (12) :1-4.

[2]胡淑华, 郑宝才, 唐任远.稀土永磁电机的发展趋势大功率化、高功能化、微型化[J].电工技术杂.

[3]唐任远.现代永磁电机理论与设计[M].北京:机械工业出版社, 1997.

[4]Rahman M A.Hi Story of interior permanent magnet motor S[Hi Story][J].Industryhpplication s Magazine, IEEE, 2013, 19 (1) :10-15.

[5]孙绪新, 周寿增.稀土永磁电机的开发与应用[J].磁性材料及器件, 2005, 36 (5) :22-24.

[6]杨波.浅谈宁波市钕铁硼永磁材料产业现状及发展建议[J].中国科技信息, 2014 (8) :265-266.

[7]Jahn s, T.M.The expanding ro1e of PM machines in direct—drive applications[C].ICEMS, 20—2 3 Aug.2011, beijing, 6.

稀土永磁电机 篇5

（送审稿）

2014年7月 部分：磁通温度特性的测试

《稀土永磁材料性能测试方法 第1部分：磁通温度特性的测试》国家标准编制说明

一、工作简况

1、任务来源与协作单位

全国稀土标准化技术委员会于2012年转发了国家标准化管理委员会”关于下达2012年第一批国家标准修订计划的通知”(国标委综合[2012]50号)，下达了《稀土永磁材料性能测试方法 第1部分：磁通温度特性的测试》国家标准的制定任务，计划号为2012023-T-469，完成年限为2014年。

稀土永磁材料性能测试方法 第1部分：磁通温度特性的测试为首次制定。负责起草单位为钢铁研究总院，一验单位为北京中科三环高技术股份有限公司，二验单位为内蒙古包钢稀土磁性材料有限责任公司和包头稀土研究院。

2、主要工作过程、标准主要起草人及其所做的工作

2012年7月，哈尔滨会议进行任务落实；

2013年11月，负责起草单位完成试验报告，将试验报告及统一样发送至验证单位，验证单位在接到试验报告后提出验证报告，并将验证报告发送至起草单位。

2013年11月，在试验报告及验证报告的基础上，由起草单位提出标准预审稿、标准编制说明等，并将试验报告、验证报告、标准预审稿、标准编制说明等（电子版）发送至稀土标委会秘书处。

2013年11月18日至20日，于江苏省苏州市召开2013全国稀土标准化技术委员会年会暨《稀土术语》等32项稀土标准工作会议，进行标准的预审。

2014年1月至6月，编制标准送审稿，进行验证性试验。2014年7月28日至31日，于呼和浩特召开标准审定会议。

本标准方法主要起草人为钢铁研究总院李卫，方以坤，朱明刚，郭朝晖，陈红升，孙威。工作包括组织制备了统一样品，与协作单位联系沟通，组织讨论实验结果，编写试验报告、标准预审稿、送审稿及编制说明。一验单位是北京中科三环高技术股份有限公司，二验单位为包头稀土研究院和内蒙古包钢稀土磁性材 料有限责任公司。

二、标准编制原则和标准内容的确定

1、编制原则

本标准是按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草的。

本标准是本着满足产品标准需求制订的，我们旨在确保方法的准确性、科学性、实用性和可操作性。

2、标准内容的确定

高性能稀土永磁材料被广泛用于惯性导航系统中的陀螺仪和加速度计，电子真空器件微波管、行波管、调速管和其它高精度仪表等器件中。永磁材料的温度稳定性（剩磁温度系数）是影响高精度仪表精确度、准确度、稳定性的重要指标之一，因此如何准确测量永磁材料的温度系数，为高精度仪表设计制作提供重要数据，显得尤为重要。

根据电磁感应定律，采用亥姆霍兹线圈作为探测元器件，通过高精度低漂移积分器检测待测样品的磁通随温度的变化规律，来表征高性能低温度系数稀土永磁材料的磁性温度稳定性。基于此，进行合理科学的设计、检测方法的优化、样品形状尺寸的限定，进而实现温度系数的高精度检测。

实现高性能低温度系数稀土永磁材料的磁通温度系数的准确、规范检测。本标准中，对测试试样的形状和尺寸以及表面光洁度进行了规定，并提出了典型的开路可逆磁通温度系数测试方法以及典型的检测装置，并对测试设备的关键技术参数给予一定的限定。

测量步骤： 1）试样的磁化

测量前先将试样沿轴向磁化至饱和，最大磁化场为该材料内禀矫顽力Hcj的3~5倍。

2）试样的稳磁处理

将磁化饱和试样从室温加热到温度（T2+20℃）后，保温2小时后自然冷却至室温。

3）测试 打开磁通计预热30分钟后将经过准备好的试样放入装置中固定，将温度计与试样接触。

（1）调节控温仪器，使试样达到测试温度T1，温度波动小于0.1℃，并且保持30分钟及以上。

（2）调节磁通计的零点漂移，记录显示磁通1，测试五次取平均值（T1）。（3）调节控温仪器，使试样达到测试温度T2，温度波动小于0.1℃，并且保持30分钟及以上。

（4）调节磁通计的零点漂移，记录显示磁通2，测试五次取平均值（T2）。4）数据处理

由公式[(T2)(T1)]100%可计算出，T1至T2温度区间内的开路可(T1)[T2T1]逆磁通温度系数。

3、预审后对问题的处理

预审会有代表提出需要对标准中给出的技术参数进行相关条件性试验验证或说明。预审会后，起草单位重点进行了稳磁处理的温度与时间参数的条件性试验，并在一验单位进行相关的验证试验，此外，起草单位对标准中的其他各项参数的选择情况进行逐一说明。（1）稳磁处理的温度和时间

稳磁处理的目的是消除试样在测试温度范围内的不可逆损失，通常是在高于第二目标温度T2 20℃的温度进行一定时间的老化处理，经过条件性试验得到老化处理的时间为2h及以上。具体见“条件性试验报告”和中科三环的“一验报告”。

（2）磁化场的选择

磁化场的选择根据《GB/T 3217-1992 永磁（硬磁）材料磁性试验方法》中“6.1 磁化场”部分来确定，磁化场为该材料内禀矫顽力Hcj的3~5倍。（3）磁通测试

第一、第二目标测试点T1和T2保温时间的选择是基于尽量保证试样温度与检测温度一直，且在很小的范围内波动，如0.1℃，而0.1℃的波动对于大多数温 度控制装置是能满足的。保温时间的长短参考老化处理试验结果。

三、与有关标准的关系

本标准规定了在开路中稀土永磁材料磁通随温度变化特性的测试方法。本标准适合各类稀土永磁材料开路可逆磁通温度特性的测量。

四、标准水平分析

国内现有测试永磁材料剩磁温度系数的技术主要为闭合磁路方法，如机械行业标准JB/T 8986-1999，国标GB/T 24270-2009，国家计量技术规范JJF 1239-2010等。对于此类闭合磁路测试方法，受积分器精度的制约，剩磁的测量误差在百分之一的量级，所以仅适用于剩磁温度系数较大的永磁材料的量测，不适合较低温度系数永磁材料（α(Br)优于-3×10-4/℃）的温度系数的准确测试。开路磁通测试方法，配备高精度积分器则更适合于低温度系数稀土永磁体温度系数的检测。

国内还没有关于开路方法检测稀土永磁材料开路磁通温度系数的国家标准，尚未查到其他国家、国际标准，本标准达到了国际先进水平。

整个起草该期间，主要起草单位的工作得到了全国稀土标准化技术委员会及相关单位的大力支持，在此表示衷心感谢，也向在本标准起草过程中，提出建议和意见及参与审定的各位专家、代表表示衷心感谢！

稀土永磁电机 篇6

我们知道, 无刷直流永磁电机及永磁同步电机一般是将磁钢装在转子上, 以使定子引出线的连接更加简便、可靠。其机座、转轴、磁轭为主要的机加工零件。它们的加工质量直接影响到产品的性能与质量安全。良好的工艺文件应符合技术性、经济性、技术安全及劳动条件、促进新技术发展和工厂技术水平的提高。工艺制定的性质就是设计者和生产者的桥梁。

1 机座的加工

机座起着支撑定子的关键作用, 随着不同的结构, 机座采用不同的加工方法, 但无论采取何种方法, 都必须保证定子档直径、安装端盖的止口直径, 及内定子轴承室直径的尺寸公差和形位公差, 和各装配尺寸的要求都存在着共性和互换性。所以, 我们不仅要有能保证精度的机加工设备, 还要有相应的工装设备和合理的工艺, 以确保加工件符合设计要求。根据批量的大小, 所用工装也有所不同。

例如, 外转子的机座有几个关键直径尺寸, 经粗加工后, 有一个合适的平面做基准装卡定位 (这个平面在结构设计时就应考虑到) 。为了达到一次装卡完成, 还需要用反勾刀来加工后边的平面。

对于内径在Φ500mm左右的内转子机座, 我们就在数控镗床上一次装卡来完成定子档和两边止口的精加工。这样能够保证三者的同轴度。

对于电机安装尺寸的控制, 底脚孔的加工, 如不在数控铣床上加工, 那就须做相应工装了。采用同一机座号或中心高相同规格的机座使用一套模具, 并根据生产批量和机座加工数量的增加, 设计并使用钻底脚孔模具。近年来, 模具的使用率进一步提高, 提升了生产效率而且能够保证产品质量, 模具的使用为生产中的一项重要内容, 不但能够设计模具, 而且要掌握如何正确的使用模具, 并达到所要求的加工质量, 针对模具的使用和设计的问题, 特作以下详细分析。

对于电机的安装要求同规格的电机能够互换安装, 有电机中心高尺寸H, 底脚孔横向中心距A尺寸, 及对中心线的A/2尺寸, 底脚孔轴向中心距离B, 及电机轴肩处到第一个底脚孔的距离C尺寸, 还包括底脚孔径K尺寸。机座加工底脚孔的模具安装同样要求工件的主要加工尺寸精度符合互换性, 包括止口尺寸, 机座总长和铁心挡内圆尺寸等。

模具使用中的注意事项:1.要求定位可靠装卸方便, 同时加工过程中稳定性好, 易于装夹。2.对于批量生产, 要求模具的重复定位精度高, 加工较多的工件时不发生尺寸变化。模具安装前的注意事项:按图纸工艺技术要求, 检查模具与工件相关联的尺寸, 这样不容易造成加工错误, 该情况发生在底脚C尺寸和B尺寸产生与图纸不相符的错误, 发生轴伸端定位尺寸与非轴伸端定位尺寸颠倒的错误。

2 端盖的加工

端盖加工的关键是要保证安装止口与轴承室的同轴度。小型号端盖大多是在外侧做出工艺台, 大一些的薄盘状的端盖, 我们也有做工艺孔的, 无论怎么装卡都要考虑到方便实用, 不会引起工件因变形产生的尺寸及形位公差的偏差增大, 尽量一次装卡做完轴承孔和端面、止口和端面等同轴度、端面跳动要求高的相关尺寸。不仅要合理的设计工装, 正确的使用工装也是保证零件精度关键。

3 永磁转子的加工及装配

永磁电机的转子同轴度要求是关键, 这就要保证与磁轭配合的转轴轴承台和转子档的同轴度精度。若内转子的磁轭直径在400mm以上的, 大多是钢管焊接件, 粗加工后再精加工, 一次装卡保证轴孔与外圆的同轴度。

外转子的磁轭我们一般用钢板卷筒焊接而成, 经过粗加工精加工, 由工装来保证其精度。支撑磁轭的转子支架是铸铁件, 电磁转矩要通过转子支架传递给负载。该部件大多也是在数控车床上来完成精加工的, 然后再在铣床或钻床上加工各部位的安装孔。

目前, 很多厂家为保证永磁电机在长时间运行后, 不致因为粘合剂的老化或一些其它原因导致磁钢脱落, 采取了粘接后再用机械加固的方法来保护磁钢。在具体方法上, 我们有在磁钢上预先做出螺钉孔, 在磁轭上相应的部位加工螺纹孔, 采用不导磁材料的螺钉, 将磁钢固定在磁轭上, 这样对磁钢和磁轭孔的形位公差要求应严格了;如果螺孔有错位, 不能保证磁极的均匀分布, 将会影响电机的性能。我们也采用了一些其它多方法, 外转子也有把磁钢做成通孔, 磁轭做成沉孔用螺钉螺母紧固的。内外转子都有用极间撑条的方法, 就是用不导磁材料做的撑条, 压在两个磁极之间。采用这种方法, 就是将磁钢做成两侧边是斜的, 极间撑条是反方向的斜坡配合, 用铜或不锈钢螺钉压紧靠牢, 再加端环作轴向固定。这样就万无一失了。

一些小型的永磁电机, 无论是内转子还是外转子, 都可以用级进模冲片、叠压后一次成型做成转子磁轭, 这样就可冲出浅燕尾槽粘接磁钢, 在径向起到了加固作用。如用一般复式冲模的冲片, 则叠压的精度难以很好保证, 铁心的参差不齐势必影响到磁钢的粘接质量。

4 永磁电机的总装工艺

永磁电机的总装也不同于一般电机。由于磁钢的磁力, 很容易与定子相吸, 造成磁钢的磕碰损坏, 大一些的电机还容易造成人身伤害。所以, 必须用工装来保证装配质量。后端盖先与装有定子的机座装配好, 转子与前端盖装在一起, 做一个长于磁极的导向轴, 这个导向轴固定在后轴头, 直径小于后轴承外径, 与轴承室间隙配合, 这样装配就会一步到位。如需拆卸, 那也同样用这个工装, 用全螺纹螺栓在前端盖的周边往外顶, 端盖的周边留有拆卸螺孔。

5 结束语

总之, 采用了这些合理的工艺工装, 使我厂在永磁电机制造工艺技术水平方面有了可靠的技术支持和发展。

参考文献

稀土永磁同步电动机节能应用 篇7

能源短缺是世界性难题, 各国在开发能源的同时注重开发高效节能电机。发达国家是采取选用好材料 (低损耗的硅钢片、铜线、轴承和风扇) 、多用材料 (20%~30%) 及提高加工精度等技术措施提高电机效率, 可提高效率2%~3%。

由于异步电动机的磁场是由定子侧提供无功电流建立的, 要提高功率因数很困难。同时我国普遍存在着“大马拉小车”现象, 即使是高效节能异步电动机, 轻载时的效率和功率因数也是很低。而稀土永磁三相同步电动机, 不仅在额定负载时能有较高的效率和功率因数, 而且在轻载时也能有比较高的效率与功率因数。

2 稀土永磁电机节电原理

异步起动稀土永磁电动机 (以下简称PMSM) 是在异步电动机的基础上, 将其转子边鼠笼内侧镶入稀土永磁磁钢而成, 它的运行原理与电励磁同步电动机相同, 是以永磁体提供的磁通替代后者的励磁绕组励磁, 使电动机的结构较为简单;它与普通同步电机相比, 转子不需外加励磁电源, 消除了励磁损耗。与异步电机相比, 减少了定子边绕组的励磁电流和转子边的铜、铁损耗, 大幅度减少了无功电流, 提高了功率因数与效率, 降低了电机的温升, 稀土永磁电动机的额定效率可达到95%以上, 是名符其实的超高效电机。稀土电机选用了高导磁和高导电材料, 在转子鼠笼内嵌上了由钕铁硼稀土材料组成的永磁磁钢。在电机起动时, 依靠转子鼠笼内的永磁磁钢和定子旋转磁场的相互作用, 从异步牵入同步运行, 使转子的转速与定子旋转磁场的同步转速保持一致, 没有转速差, 因此, 消除了转子上的铜铁损耗。此外, 由于稀土电机转子是由磁钢来励磁, 使定子绕组的励磁电流减小, 空载损耗减少。因此稀土电机的总损耗比异步电动机减少30%以上, 效率和功率因数都得到了提高。

3 设计特点

3.1 采取一系列技术措施, 把稀土永磁同步电动机的效率尽可能提高并获得宽的经济运行范围:

3.2 设计中, 尽可能使永磁同步电动机的功率因数接近极限值

设计中, 我们通常保持E0小于并接近于UN, 这样可获得接近于1.0的功率因数, E0满足这一条件还可以使永磁同步电动机在不同负载下效率提高, 获得较宽的经济运行范围。

3.3 设计中把握好永磁体的性能和磁老化工艺, 注意其一致性

永磁体的性能及其一致性, 是永磁同步电动机设计的基础, 永磁同步电动机性能的保证;永磁体的磁老化工艺, 是永磁同步电动机能否稳定、可靠运行的前提。在永磁同步电动机的设计制造中, 对永磁体的性能要求、磁老化工艺及其一致性, 务必给以足够的设计和研究。

3.4 设计永磁电动机时, 将空载反电动势E0和负载端电压U的比值在合理的范围内。 (E0/U≈1)

永磁同步电动机的E0设计得过大或过小, 都会导致P0和I0上升, 这是因为E0过大或过小都会导致空载电流中的直轴电流分量Ido急剧增大。设计实践证明, 所有设计比较成功的电动机, 其E0与电源电压的比值均在一定的合理范围内。如果设计时对E0考虑不周, 即使永磁电动机效率很高, 永磁同步电动机不一定会节电, 甚至比异步电动机还费电。

3.5 根据负载特性, 合理设计堵转转矩倍数

合理控制堵转转矩倍数的设计措施是:匝数;选择转子槽形状;合理控制空载感应电动势, 不宜过高, 也不宜过低。

4 典型使用范例

310G化纤倍捻机是化纤长丝加捻设备, 作为喷水织机的前道设备, 纺织厂需大量配备。一台倍捻机由两台7.5KW三相异步电动机驱动, 大量的倍捻机是纺织厂的主要用电设备, 常常占纺织厂总用电量的50%以上。而倍捻机常用的普通三相异步电动机, 效率在87%以下, 由于长期运行在轻载状态下, 功率因数也很低, 电能浪费惊人。

在节能改造时可采用二台7.5KW BYT132M-4型三相稀土永磁同步电动机替代原异步电动机, 轻松实现节能改造、转型升级。

因为每台倍捻机的负载情况都不相同, 因此先在原倍捻机上 (异步电动机) 安装一个电度表, 连续工作三天 (72小时) 读表后计算平均每台每小时所用电度数。然后把这台倍捻机的异步电动机更换为稀土永磁同步电动机, 连续工作三天读表后计算平均每台每小时所用电度数。将两组数据对比, 计算节电效果。

在吴江南华喷织有限公司一车间25~48号倍捻机上的实测结果为:

24台倍捻机试验数据

通过纺织厂现场倍捻机实测, HW-BYT132M-4型三相稀土永磁同步电动机的节电率≥10%。

根据以上实测数据, 按纺织厂通常24小时开机, 且一年平均运行330天计算, 一台稀土永磁同步电动机每年可节电:

0.75 (度/小时) ×24 (小时) ×330 (天) =5940 (度)

按平均每度电0.75元计算, 一台稀土永磁同步电动机每年可节省电费:

5940 (度) ×0.75 (元/度) =4455 (元/年)

吴江南华喷织有限公司共有倍捻机576台, 全部改造完毕后, 每年可节省电费:4455 (元/年) ×576 (台) =2566080 (元/年) =256.6 (万元/年)

一台7.5KW电动机的平均寿命为12年, 因此, 一台稀土永磁同步电动机在产品寿命期内累计节约的电费:

4455 (元/年) ×12 (年) =53460 (元)

吴江南华喷织有限公司改造的直接经济总收益为:

53460 (元/台) ×576 (台) =30792960 (元) =3079 (万元)

由此可见, 三相稀土永磁同步电动机在纺织行业倍捻机上的应用具备巨大的经济效益。

5 结束语

稀土永磁电机 篇8

1 项目概况

项目烧结钕铁硼永磁体的生产工艺采用粉末冶金法, 将准备的原材料金属镨钕 (Nd) 、纯铁 (Fe) 、硼铁 (BFe) 、金属铝 (Al) 、金属钴 (Co) 、金属镝 (Dy) 等, 在氩气保护下, 按配方将已称量的配料按规定次序装入熔炼甩带炉坩埚内, 关闭凝片炉舱门, 启动真空系统开始抽真空, 待真空度达到要求后, 启动中频感应加热至原料全部熔化, 坩埚按自动设定的速率倾斜进行浇注作业, 合金熔体经转动的水冷辊甩速凝片, 然后将合金速凝片氢碎成粗粉, 在气流磨中借助带压氮气加速使物料相互碰撞而破碎细磨成3~5μm粉末, 将粉末在大于2万奥磁场中取向成型后送至烧结工段, 烧结温度约1120℃, 保温约2小时, 然后进行时效处理, 一段温度约900℃保温约3小时, 二段温度600℃保温约4小时, 冷却到室温后, 加工成各种尺寸的样品测量磁性能, 经过表面处理加工成钕铁硼磁块。

2 工艺技术水平分析

项目生产从主要原材料采购就考虑到环境保护, 采用的原料金属镨钕 (Nd) 、纯铁 (Fe) 、硼铁 (BFe) 、金属铝 (Al) 、金属钴 (Co) 、金属镝 (Dy) 等, 均为金属冶炼产品, 原料纯度较高, 从而减少生产过程中的污染物排放。由于原料基本上达到均相水平, 所以能够适当的降低材料的烧成温度, 大大节约能源。

国内大多数钕铁硼生产厂家采用氨气分解制备氮气和氢气保护, 而该项目直接采购的高纯氩气作为保护气体, 氢气的来源采用甲醇裂解的方式产生, 从而使得项目生产过程中有害气体的排放大大较少, 从而降低项目建设对环境空气的影响。

项目采用速凝薄片氢碎工艺, 可以省去中破工序, 合金片直接进入气流磨, 此时出粉速度是传统工艺的2~3倍, 大大提高了效率。氢碎是利用稀土金属间化合物的吸氢特性, 将钕铁硼合金置于氢气环境下, 氢气沿富钕相薄层进入合金, 使之膨胀爆裂而破碎, 沿富钕相层处开裂, 从而使薄片变为粗粉。工艺过程是将合格的速凝片放入氢碎装置中, 抽真空, 加热到700~800℃, 便发生吸氢歧化反应:Nd2Fe14B+H2→2Nd H2+12Fe+Fe2B;保持一段时间后将氢气抽出, 发生以下反应:2Nd H2+12Fe+Fe2B→Nd2Fe14B+H2↑;从而又合成为具有较小晶粒的Nd2Fe14B粉末, 这样就达到将速凝片粉碎的目的。

从工艺技术水平分析, 项目的生产水平先进。

3 资源能源利用指标

项目配料过程的回收率为98.5%、甩带制片过程的回收率为96.5%、制粉工序 (氢碎+气流磨) 过程的回收率为98.5%、成型过程的回收率为98%、烧结过程的回收率为99%、研磨过程的回收率为98.5%、综合回收率为90%。

项目的能源为电能, 为提高节电效率, 供配电系统设计尽量以高压接近负荷中心, 低配电室附设在主厂房内负荷中心处, 以减少低压配电线路长度及电能损耗, 配电变压器选用新型节能变压器;采用变电所集中补偿和用电设备就地补偿相结合的无功功率补偿方式, 各车间变电所低压侧装设DJHK型低压无功功率自动补偿装置, 大容量电动机装设无功功率就地补偿装置, 以提高企业功率因数, 减少无功电能损耗[4]。

4 产品指标

项目主要产品为钕铁硼磁块, 由于采用的原料纯度均较高, 因而产品的纯度较高, 其主要用于计算机、移动通讯、数字摄像机、数字照像机、复印机、传真机、工业自动化、办公自动化、传感器、室内空调、工业用电机、汽车电机等行业, 其在使用过程中对环境产生不利影响很小。

因此, 从产品指标角度考虑项目清洁生产等级为清洁。

5 污染物产生指标

项目的主要生产废水为机加工和表面处理过程中产生的少量油泥废水、化验室的化验废水以及地面冲洗水。机加工和表面处理过程中会添加少量机油和水, 润滑剂以及机加工和表面处理的铣屑, 从而产生少量油泥废水, 化验废水主要是化验过程中产生的含有少量悬浮物的废水, 地面冲洗水主要是主车间地面冲洗产生的废水, 这三部分废水经收集后排至油泥废水处理措施进行除油和沉渣处理后回用至机加工过程, 没有生产废水外排。

项目的主要污染物为大气污染物, 其中大气污染物的主要污染物为粉尘, 粉尘的排放浓度为0.42~5mg/m3, 粉尘的排放浓度均低于《稀土工业污染物排放标准》 (GB26451-2011) 中的标准要求, 废气的排放量为1170万m3/a, 粉尘的年排放量为16.53kg。单位产品废气排放量为5850m3/t, 单位产品粉尘排放量为0.01kg/t, 单位产品废气排放量小于《稀土工业污染物排放标准》 (GB26451-2011) 中25000 m3/t的标准要求。与国家相应的污染物排放标准相比可知, 项目污染物排放浓度远远低于国家相应的标准, 由此可见项目从污染物产生指标上来说其清洁水平为清洁。

项目生产过程产生的主要固体废弃物为除锈粉尘、氧化渣、氧化物粉尘、成型废料、不合格烧结块、机加工废料和粉尘、污泥以及废坩埚。除锈粉尘、氧化渣、氧化物粉尘、成型废料、不合格烧结块、机加工废料和粉尘以及污泥均外售进行回收利用, 废坩埚经收集后由原厂家进行回收。项目在油泥废水处理措施的隔油、滤油装置会产生少量废乳液, 废乳液委托有资质单位进行无害化处置, 外售前, 废乳液贮存在废油桶中。项目的固体废物均得到很好的综合利用[5]。

6 小结

从工艺技术先进性、资源能源利用指标、产品指标、污染物产生指标、废物回收利用指标等方面进行评价, 项目清洁生产水平达到国内清洁生产先进水平。

摘要：结合稀土永磁材料生产项目特点, 在环境影响评价中从工艺技术先进性、资源能源利用指标、产品指标、污染物产生指标、废物回收利用指标等方面进行评价, 分析其清洁生产水平。

关键词：稀土,永磁材料,环境影响,清洁生产

参考文献

[1]胡伯平.稀土永磁材料的现状与发展趋势[J].磁性材料及器件, 2014, (2) :66-77.

[2]刘莉, 司蔚, 范瑜, 等.机械行业环评中清洁生产综合评价实例[J].中国资源综合利用, 2014, (6) :30-33.

[3]吴文炳, 王艳, 李顺兴, 等.松脂废液项目环境影响评价中的清洁生产分析[J].环境污染与防治, 2011, (11) :96-99.

[4]刘敏, 李世伍.浅谈化工类企业环境质量评价中的清洁生产[J].山东化工, 2014, 43 (8) :183-184.

稀土永磁电机 篇9

随着航空、航海、航天领域的不断发展,精确控制的要求愈来愈高,致使电机产品从过去仅要求实现简单的提供动力,发展到要求对转速、位置、转矩等进行精确控制,使驱动机械运动达到预定的要求,并与电子产品结合成密不可分的机电一体化产品。永磁无刷直流电动机就是这种典型产品。而高性能的稀土永磁材料应用在无刷直流电动机上,又使无刷直流电动机获得更好的动态性能和经济效益。

1 无刷直流电动机的结构与原理

有刷直流电动机的电枢在转子上,而定子产生固定不动的磁场。无刷直流电动机为了去掉电刷,克服了滑动接触的弊端,将电枢放到定子上去,而转子制成永磁体,这样的结构正好和普通直流电动机相反。然而,即使这样改变还不够,因为定子上的电枢通过直流电后,只能产生不变的磁场,电动机依然转不起来。为了使电动机转起来,必须使定子电枢各相绕组不断地换相通电,这样才能使定子磁场随着转子的位置不断地变化,使定子磁场与转子永磁磁场始终保持左右的空间角,产生转矩推动转子旋转。无刷直流电动机由电动机本体(带有电枢绕组的定子和永磁转子)、位置传感器、电子换向线路等三部分组成。其组成如图一所示。

电动机本体的静止部分是主定子,它由导电的电枢绕组、导磁的定子铁芯及固定铁芯和绕组用的零部件、引出部分等组成。电动机本体的转动部分是主转子,它产生激磁磁场,安装于其上的永磁体和导磁体是产生磁场的核心部件,磁体材料性能的优劣很大程度上决定着电动机的性能,故采用稀土永磁材料是最佳选择。

位置传感器是实现无接触换向的重要部件,它的功能是检测反馈主转子在运行过程中的位置。无刷直流电动机中传感器位置不同,性能和特点就各不相同。例如我们常见的具有磁电式位置传感器的无刷直流电动机,如图二所示,在定子组件上安装有电磁传感器部件,例如耦合变压器、接近开关、LC谐振电路等,当永磁体转子位置发生变化时,电磁效应将使电磁传感器产生高频调制信号。

电子换向线路代替了传统的机械换向装置,不但保留了直流电动机良好的调速与启动特性,而且具有交流电动机结构简单和维修方便等优点。这种电动机性能良好、可靠高,因此,近年来发展迅速。图三为一种较常用的具有可控硅电子换向线路的直流电动机结构原理图。

2 稀土永磁材料的磁性特点

从图四与图五可以看出稀土永磁材料的去磁曲线B-H、本征去磁曲线J-H与普通磁材料的明显差异。稀土永磁材料磁场强度H在正反两个方向的很大范围内变动时,磁化强度J近似不变,保持J=JT=Br。只有当|H|>|HK|时,J才开始变化,并且是迅速的下跌。|H|<|HK|或者|H|>|HK|,亦不会改变回复直线和常规去磁场曲线B-H相重合的状态。而普通铁磁材料的J随H的变化而变化,且恢复直线与常规去磁曲线不重合;在|H|<|HK|的范围之内,稀土永磁材料的常规去磁曲线B-H较普通铁磁材料有比较理想的线性度。

因此,可以得出稀土永磁材料的磁性与普通铁磁材料磁性相比有两大特点,一是具有很高的剩磁感应强度B、磁能积(B.H)和矫顽力JHc。二是在很大范围内退磁曲线基本为直线,恢复线与退磁曲线相重合,可逆磁导率接近于1.0。正是这两个特点,为电机的发展开拓新领域,使采用稀土永磁体的无刷直流电动机在性能上有新提升,在结构上有新特点,同时又大大地简化了电磁计算。

3 稀土永磁无刷直流电动机的设计优点

从结构上来讲,稀土永磁材料具有较高的本征矫顽力JHc,允许缩小永磁转子的外径,减小转动惯量,降低时间系数,提高电动机的动态特性,增加伺服系统的带宽。另一方面,稀土永磁材料允许在保持一定气隙磁通密度的条件下,除克服轴承摩擦和产生在电枢导体自身内部的少量涡流损耗外,全部转换成有用的输出转矩,这使造出的电动机损耗小、效率高。同时,由于工作气隙大,它允许电枢导体占有较大的体积,有足够的输出功率,而不致增加重量,更能适应航天、航海、航空器材对重量的要求。

从电磁设计而言,采用稀土永磁材料可以大大简化电磁计算。电磁计算的方法很多,但基本上可以分为三类:一是利用积分形式,二是有限元法,三是麦克斯韦尔方程的分析解。稀土永磁材料应用在电动机中,使得电动机的理想状态模型更接近于真实情况,因此有利于麦克斯韦尔方程分析解的应用,有利于设计工作的简化。

4 结束语

在上世纪90年代初,稀土永磁材料还仅仅应用于航空电机上,但在短短的几十年里,它已广泛地应用于军工和民用中,如无人驾驶飞机用的直流电机、鱼雷推进电机、高效节能纺织电机以及作为电动自行车、电动汽车和先进的医疗器械中的驱动设备等。随着稀土永磁材料磁性能的提高,稀土永磁无刷直流电动机必将在结构上更加精巧,性能上更加优越,应用更加广泛。

摘要：稀土永磁无刷直流电动机既有精确的控制特性,又能消除电刷和换向器的机械接触带来的负面因素,而且应用具有较高磁性的稀土永磁材料可减轻重量和简化电磁计算。

关键词：稀土永磁材料,磁性能,无刷直流电动机

参考文献

[1]魏静微.永磁无刷直流电动机结构设计与应用[M].北京:机械工业出版社,2010.

[2]张琛.直流无刷电动机原理及应用[M].北京:机械工业出版社,1996.

永磁同步电机控制 篇10

控制电机属于电机制造工业中一个新机种, 它的历史虽短但发展迅速。控制电机的品种繁多, 用途各异, 据不完全统计, 已达3000种以上, 是普通电机所不可比拟的。由于电子技术、航天等科学技术的发展和自动控制系统的不断完善, 对控制电机的精度和可靠性提出了更高的要求, 控制电机的品种也日益增多, 比较传统的有旋转变压器、自整角机、测速发电机、伺服电动机和步进电机等, 比较新颖的有无刷直流电动机、直线电动机和超声波电动机等。

由于新原理、新技术、新材料的发展, 使电机在很多方面突破了传统的观念, 研制出一些新结构的电机, 如霍尔效应的自整角机及旋转变压器、霍尔无刷直流测速发电机、压电直线步进电动机, 利用“介质极化”研制出驻极体电机, 利用“磁性体的自旋再排列”研制出光电机, 此外, 还有电介质电动机、静电电动机、集成电路电动机等。控制电机的进一步发展已经不限于一般的电磁理论, 而将与其他学科相互结合, 相互促进, 成为一门多种学科相互渗透的边缘学科。研究特种电机的原理、结构与应用, 在21世纪自动化技术、电脑技术的开发和应用中将具有光辉的前景。

2 永磁同步电机

2.1 永磁材料的简介

永磁材料的应用是永磁同步电机的关键技术。永磁材料近年来的开发很快, 现有铝镍钴、铁氧体和稀土永磁体三大类。稀土永磁体又有第一代钐钴5 (Sm Co5) , 第二代钐钴2:17 (Sm2Co17) 和第三代钕铁硼 (Nd-Fe-B) 。80年代初开发的钕铁硼 (Nd-Fe-B) 稀土永磁材料, 性能十分优越, (BH) max, 3800k J/m3, 到90年代, 其 (BH) max, 500k J/m。Nd-Fe-B稀土材料不含价格昂贵的钴, 其可加工性能也比较好, 价格相对便宜。我国又是稀土大国, 储量世界第一。开发应用前景广泛, 适合在永磁同步电机中应用。

2.2 永磁同步电机的结构和工作原理

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, 下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, 称为凸装式永磁转子。磁极的极性与磁通走向见下右图, 这是一个4极转子。

定子:定子通常也称作电枢, 它由定子三相绕组、定子铁芯、机座和端盖等零部件所构成。定子铁芯是由冲压后的硅钢片紧密叠装而成, 在槽中嵌入交流绕组。

转子有两种型式的结构, 依据定转子之间的气隙分布有隐极式和凸极式之分。凸极式转子有明显的凸出磁极, 且气隙不均匀分布。隐极式转子成圆柱形, 均匀分布气隙。

永磁同步电机的基本旋转需依靠磁感应编码器来检测的位置信息, 然后经过电子换相电路来驱动控制同电枢绕组相连接的各个功率开关器件的关断或导通, 从而起到控制绕组的通电状态, 并在定子上产生一个连续的旋转磁场, 以拖动转子跟着旋转。随着转子的不断旋转, 传感器信号被不断的反馈给芯片, 主芯片依据此信息来改变电枢绕组的通电状态, 使得在每磁极下的绕组中的电流方向相同。因此可以产生恒定转矩, 并使电机连续旋转运行起来。

2.3 永磁同步电机的应用

风力发电已经成为世界各国更加重点开发的可再生能源。永磁同步发电机在风力发电机组取得广泛应用。近年来高性能永磁材料和电力电子技术的发展, 大功率变频装置的出现, 推动了大型永磁同步发电机在风电领域的应用。目前许多风电制造厂商在兆瓦级直驱和混合驱动型风力发电机组中采用了永磁同步发电机。

永磁直驱和综合驱动型风力发电机组适应在恶劣环境下运行, 且有可靠性高、运行、维护简单, 受到风电场运营商的欢迎。市场占有率正在大幅增长, 是风电很有发展前景的两种机型。

1) 直躯型永磁发电机组, 因为取消了齿轮箱, 没有传动磨损和漏油所造成的机械故障, 提高了机组的可靠性和寿命, 减少了齿轮传动机械需要润滑, 清洗等定期维护工作。

2) 机械部件传功的减少, 降低了机械损耗, 提高风电机组效率, 同时也降低了风力发电机组的噪音。

3) 永磁同步电机与电励磁同步发电机和双馈型交流发电机相比, 不用外接励磁电源, 没有集电环和电刷, 简化了结构, 提高了可靠性和机组效率。

2.4 永磁同步电机的特点与分类

永磁同步电动机结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高, 和直流电机相比, 它没有直流电机的换向器和电刷等缺点。和异步电动机相比, 它由于不需要无功励磁电流, 因而效率高, 功率因数高, 力矩惯量比大, 定子电流和定子电阻损耗减小, 且转子参数可测、控制性能好;但它与异步电机相比, 也有成本高、起动困难等缺点。和普通同步电动机相比, 它省去了励磁装置, 简化了结构, 提高了效率。永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速或定位控制, 因此永磁同步电机矢量控制系统引起了国内外学者的广泛关注。

我国是盛产永磁材料的国家, 特别是稀土永磁材料钕铁硼资源在我国非常丰富, 稀土矿的储藏量为世界其他各国总和的4倍左右, 号称“稀土王国”。稀土永磁材料和稀土永磁电机的科研水平都达到了国际先进水平。因此, 对我国来说, 永磁同步电动机有很好的应用前景。

永磁同步电动机的转子磁钢的几何形状不同, 使得转子磁场在空间的分布可分为正弦波和梯形波两种。因此, 当转子旋转时, 在定子上产生的反电动势波形也有两种:一种为正弦波;另一种为梯形波。这样就造成两种同步电动机在原理、模型及控制方法上有所不同, 为了区别由它们组成的永磁同步电动机交流调速系统, 习惯上又把正弦波永磁同步电动机组成的调速系统称为正弦型永磁同步电动机 (PMSM) 调速系统;而由梯形波 (方波) 永磁同步电动机组成的调速系统, 在原理和控制方法上与直流电动机系统类似, 故称这种系统为无刷直流电动机 (BLDCM) 调速系统。

永磁同步电动机转子磁路结构不同, 则电动机的运行特性、控制系统等也不同。根据永磁体在转子上的位置的不同, 永磁同步电动机主要可分为:表面式和内置式。在表面式永磁同步电动机中, 永磁体通常呈瓦片形, 并位于转子铁心的外表面上, 这种电机的重要特点是直、交轴的主电感相等;而内置式永磁同步电机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有铁磁物质制成的极靴, 可以保护永磁

推土机运行状体。这种永磁电机的重要特点是直、交轴的主电感不相等。因此, 这两种电机的性能有所不同。

3 控制方法

电机控制中的坐标系有静止和旋转坐标系2种。

1) 三相定子坐标系 (A, B, C坐标系) 。三相交流电机绕组轴线分别为A, B, C, 彼此之间互差120°空间电角度, 构成了一个A-B-C三相坐标系。空间任意一矢量’, 在3个坐标上的投影代表了该矢量在3个绕组上的分量。

2) 两相定子坐标系 (邢坐标系) 。两相对称绕组通以两相对称电流也能产生旋转磁场。对于空间的任意一矢量, 数学描述时习惯采用两相直角坐标系来描述, 所以定义一个两相静止坐标系, 即邢坐标系, 其a轴和三相定子坐标系的A轴重合, 口轴逆时针超前a轴90°空间电角度。由于“轴固定在定子A相绕组轴线上, 故旷坐标系也是静止坐标系。

3) 转子坐标系 (d-q坐标系) 。转子坐标系d轴位于转子磁链轴线上, q轴逆时针超前d轴90°空间电角度, 该坐标系和转子一起在空间上以转子角速度旋转, 故为旋转坐标系。对于同步电动机, d轴是转子磁极的轴线。

永磁同步电机矢量控制方法主要有:i-0控id=0、cosφ=1控制、恒磁链控制、最大转矩/电流控制、弱磁控制、最大输出功率控制等, 其中, id=0控制方式最简单, cosφ=1控制则可以降低与电机匹配的变频器容量, 而恒磁链控制可以增大电动机的最大输出转矩。S