永磁同步电动机径向电磁力的分析研究

电磁铁的设计计算

电磁铁的设计计算 1原始数据 YDF-42 电磁铁为直流电磁铁工作制式为长期根据产品技术条件已知电磁铁的工作参数 额定工作电压UH=24V 额定工作电压时的工作电流IH ≤1A 2 测试数据 测试参数工作行程δ=1mm 吸力F=7.5kg 电阻R=3.5Ω 4 设计程序 根据已测绘出的基本尺寸通过理论计算确定线圈的主要参数并验算校核所设计出的电磁铁性能 4.1 确定衔铁直径dc 电磁铁衔铁的工作行程比较小因此电磁吸力计算时只需考虑表面力的作用已知工作行程δ=1mm 时的吸合力F=7.5kg 则电磁铁的结构因数 K = F／δ7.5／0.1=27 (1) 电磁铁的结构形式应为平面柱挡板中心管式 根据结构因数查参考资料，可得磁感应强度BP=10000 高斯 当线圈长度比衔铁行程大的多时,可以不考虑螺管力的作用,认为全部吸力都由表面力产生由吸力公式 F= （Bp/5000）2×Π／4×dc2 (2) 式中Bp磁感应强度(高斯) dc 活动铁心直径(毫米) 可以求得衔铁直径为 dc= 5800×F Bp = 5800×7.510000 =1.59cm=15.9mm 取dc=16 mm 4.2 确定外壳内径D2 在螺管式电磁铁产品中它的内径D2与铁心直径dc之比值n 约为2~ 3 ,选取n=2.7 D2=n ×dc=2.76×16=28.16 毫米(3) 式中D2 外壳内径毫米 4.3 确定线圈厚度 bk= D2?dc 2 ?Δ(4) 式中bk -----线圈厚度毫米 Δ------线圈骨架及绝缘厚度毫米今取Δ=1.7 毫米 bk= 28.16?16 2 ?1.7 =4.38毫米 今取bk=5 毫米 4.4 确定线圈长度 线圈的高度lk与厚度bk比值为β,则线圈高度

电磁铁计算公式

第一章常用低压电器 电器：电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护的作用。 根据外界的信号和要求，自动或手动接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电路对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。 定义：一种能控制电能的器件。 第一节电磁式低压电器的结构和工作原理 ●低压电器：用于交流1200V、直流1500V以下电路的器件 ●高压电器：用于交流1200V、直流1500V以上电路的电器。 电力传动系统的组成： 1）主电路：由电动机、（接通、分断、控制电动机）接触器主触点等电器元件所组成。 特点：电流大 2）控制电路：由接触器线圈、继电器等电器元件组成。 特点：电流小 ●任务：按给定的指令，依照自动控制系统的规律和具体的工艺要求对主电路进行控制。 一、低压电器的分类 1、按使用的系统

1）低压配电电器 用于低压供电系统。电路出现故障（过载、短路、欠压、失压、断相、漏电等）起保护作用，断开故障电路。（动动稳定性、热稳定性） 例如：低压断路器、熔断器、刀开关和转换开关等。 2）低压控制电器 用于电力传动控制系统。能分断过载电流，但不能分断短路电流。（通断能力、操作频率、电气和机械寿命等） 例如：接触器、继电器、控制器及主令电器等。 2、按操作方式 1）手动电器：刀开关、按钮、转换开关 2）自动电器：低压断路器、接触器、继电器 3、按工作原理 1）电磁式电器：电磁机构控制电器动作 2）非电量控制电器：非电磁式控制电器动作 ◆电磁式电器由感测和执行两部分组成。 感测部分（电磁机构）：接受外界输入的信号，使执行部分动作，实现控制的目的。 执行部分：触点系统。 二、电磁机构

(整理)永磁同步电动机的应用.

一、 概述 众所周知，直流电动机有优良的控制性能，其机械特性和调速特性均为平行的直线，这是各类交流电动机所没有的特性。此外，直流电动机还有起动转矩大、效率高、调速方便、动态特性好等特点。优良的控制特性使直流电动机在70年代前的很长时间里，在有调速、控制要求的场合，几乎成了唯一的选择。但是，直流电动机的结构复杂，其定子上有激磁绕组产生主磁场，对功率较大的直流电动机常常还装有换向极，以改善电机的换向性能。直流电机的转子上安放电枢绕组和换向器，直流电源通过电刷和换向器将直流电送入电枢绕组并转换成电枢绕组中的交变电流，即进行机械式电流换向。复杂的结构限制了直流电动机体积和重量的进一步减小，尤其是电刷和换向器的滑动接触造成了机械磨损和火花，使直流电动机的故障多、可靠性低、寿命短、保养维护工作量大。换向火花既造成了换向器的电腐蚀，还是一个无线电干扰源，会对周围的电器设备带来有害的影响。电机的容量越大、转速越高，问题就越严重。所以，普通直流电动机的电刷和换向器限制了直流电动机向高速度、大容量的发展。 在交流电网上，人们还广泛使用着交流异步电动机来拖动工作机械。交流异步电动机具有结构简单，工作可靠、寿命长、成本低，保养维护简便。但是，与直流电动机相比，它调速性能差，起动转矩小，过载能力和效率低。其旋转磁场的产生需从电网吸取无功功率，故功率因素低，轻载时尤甚，这大增加了线路和电网的损耗。长期以来，在不要求调速的场合，例如风机、水泵、普通机床的驱动中，异步电动机占有主导地位，当然这类拖动中，无形中损失了大量电能。 过去的电力拖动中，很少彩同步电动机，其主要原因是同步电动机不能在电网电压下自行起动，静止的转子磁极在旋转磁场的作用下，平均转矩为零。人们亦知道变频电源可解决同步电动机的起动和调速问题，但在70年代以前，变频电源是可想而不可得的设备。所以，过去的电力拖动中，很少看到用同步电动机作原动机。在大功率范围内，偶尔也有同步电动机运行的例子，但它往往是用来改善大企业的电网功率因数。 自70年代以来，科学技术的发展极大地推动了同步电动机的发展和应用，主要的原因有： 1、高性能永磁材料的发展 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1：5，第二代钐钴2：17和第三钕铁硼。铝镍钴是本世纪三十年代研制成功的永磁材料，虽其具有剩磁感应强度高，热稳定性好等优点，但它矫顽力低，抗退磁能力差，而且要用贵重的金属钴，成本高，这些不足大大限制了它在电机中的应用。铁氧体磁体是本世纪五十年代初开发的永磁材料，其最大的特点是价格低廉，有较高的矫顽力，其不足是剩磁感应强度和磁能积都较低。钐钴稀土永磁材料在六十年代中期问世，它具有铝镍钴一样高的剩磁感应强度，矫顽力比铁氧体高，但钐稀土材料价格较高。80年代初钕铁硼稀土永磁材料的出现，它具有高的剩磁感应强度，高的矫顽力，高的磁能积，这些特点特别适合在电机中使用。它们不足是温度系数大，居里点低，容易氧化生锈而需涂复处理。经过这几年的不断改进提高，这些缺点大多已经克服，现钕铁硼永磁材料最高的工作温度已可达180℃，一般也可达150℃，已足以满足绝大多数电机的使用要求。表1是各种永磁材料性能比较。 表1各种永磁材料的性能比较 永磁材料剩磁（T）Br(T) 矫顽力HcB(KA/m) 内禀矫顽力Hcj(KA/m) 最大磁能积(BH)m（KJ/m3）剩磁可逆温度系数αB(%C) 居里温度Tc8(C) 中等水平钕铁硼`` 1.26 967 955 310 -0.12 350 较高水平的钐钴1.00 746 766 210 -0.03 850

调速永磁同步电动机的电磁设计与磁场分析

调速永磁同步电动机的电磁设计与磁场分析 1 引言 与传统的电励磁电机相比，永磁同步电动机具有结构简单，运行稳定；功率 密度大；损耗小，效率高；电机形状和尺寸灵活多变等显著优点，因此在航空航 天、国防、工农业生产和日常生活等各个领域得到了越来越广泛的应用。 随着电力电子技术的迅速发展以及器件价格的不断下降，越来越多的直流电 动机调速系统被由变频电源和交流电动机组成的交流调速系统所取代，变频调速 永磁同步电动机也应运而生。变频调速永磁同步电动机可分为两类,一类是反电 动势波形和供电电流波形都是理想矩形波(实际为梯形波)的无刷直流电动机,另 一类是两种波形都是正弦波的一般意义上的永磁同步电动机。这类电机通常由变 频器频率的逐步升高来起动，在转子上可以不用设置起动绕组。 本文使用Ansoft Maxwell 软件中的RMxprt 模块进行了一种调速永磁同步电 动机的电磁设计，并对电机进行了性能和参数的计算，然后将其导入到Maxwell 2D 中建立了二维有限元仿真模型，并在此模型的基础上对电机的基本特性进行 了瞬态特性分析。 2 调速永磁同步电动机的电磁设计 2.1 额定数据和技术要求 调速永磁同步电动机的电磁设计主要包括主要尺寸和气隙长度的确定、定子 冲片设计、定子绕组的设计、永磁体的设计等。通过改变电机的各个参数来提高 永磁同步电动机的效率η、功率因数cos ?、起动转矩st T 和最大转矩max T 。本例所设计永磁同步电动机的额定数据及其性能指标如下： 额定数据 数值 额定功率 N 30kw P = 相数 =3m 额定线电压 N1=380V U 额定频率 =50Hz f 极对数 =3p 额定效率 N =0.94η 额定功率因数 N cos =0.95? 绝缘等级 B 级 计算额定数据：

2021年电磁铁电磁力计算方法

电磁铁电磁力计算方法 欧阳光明（2021.03.07） 1磁动势计算（又叫安匝数）IN E = 匝数2 2)12(212d D D L d L d D D N -=-= 其中： -L 绕线宽度)(mm -2D 绕线外径)(mm -1D 绕线内径)(mm -d 漆包线直径)(mm 绕线长度 根据电阻公式 222223324(21)(21)41010()d 4L D D l L D D d R d S πρρρπ----==?=?Ω绕其中： 根据4322224 10(21)(21)d U U Ud I L D D R L D D ρρ===?-- 故磁动势

2磁感应强度计算（磁动势在磁路上往往有不同的磁降，但每一圈的磁降和应等于磁动势） 即：()IN HL =∑ 其中： 一般情况下，电磁阀除气隙处外，其余部分均采用导磁性能很好的材料，绝大部分磁动势降是在气隙处， 即0()IN HL H δ=≈?∑ 其中： 而000= B H μ 其中： 所以：30 00=10B IN H δδμ-≈?? 又因为23102(21) d U IN D D ρ=?+ 故：2600102(21)d U B D D μρδ=?+

3电磁力的计算 根据26000 1102F B S μ=? 其中： 又因为2600102(21)d U B D D μρδ=?+ 所以：2262600000110[]1028(21)S d U F B S D D μμρδ =?=?+ 其中： -70μπ-?导磁率，410亨/米; 20S mm -气隙面积（）; -d 漆包线直径)(mm ; U -电压（V ） ; 20.0178./mm m ρ-Ω铜的电阻率; -2D 绕线外径)(mm ; -1D 绕线内径)(mm ; mm δ-气隙长度（）即行程;

高压永磁同步电动机应用与研究

高压永磁同步电动机应用与研究 目前工业领域中采用的高压中、大功率异步电动机普遍存在效率偏低、功率因数差等浪费电能现象。为实现中、大功率电动机高效节能目标，高效永磁同步电动机的研发和应用已成为国内外发展的必然趋势。高效永磁同步电动机理论分析、实验室试验和国家权威机构检测成功后，对现场应用尚无完整的试验研究数据，缺少通过试验和监测手段对高效永磁同步电动机进行经济效益分析。本文通过在张家口发电厂首次应用，并通过严格试验得出相关研究数据和分析结果。 标签：高效永磁同步电动机现场方案试验研究结果分析 引言 在工业、建筑以及公用设施领域中电动机是重要的原动力设备，也是电能消耗的最大用户，和节电潜力的最大用户。2012年我国各类电动机总装机容量约为5亿千瓦，其中异步电动机的装机容量占全国电动机装机容量的90%，约占全国用电量的60%，占工业用量的75%，系统用电效率比国外先进水平低5%-15%，相当于每年浪费电能约1500亿千瓦时。 目前工业领域中采用的高压中、大功率异步电动机普遍存在效率偏低、功率因数差等浪费电能现象。而高效永磁同步电动机能否达到高效节能目标，现场应用前景如何，已经引起国内各大企业关注。2013年工业和信息化部印发（2013年工业节能与绿色发展专项行动实施方案）提出，选择电机在能效提升和绿色发展方面要取得突破。本文将通过在张家口发电厂首次应用和现场试验进行分析。为企业应用永磁同步电动机提供参考。 一、高压永磁同步电动机概述 1.高压永磁同步电动机的发展历程 电机属于电磁装置，其工作原理是通过磁场实现电能与机械能间的不断转换。在电机的工作过程中，气息磁场是必不可少的。获得磁场的方法有两种，其中一种是通过电流得到。该种电机叫做电励磁电机，这种电机需要具备专门用来产生电流磁场的绕组，同时，为了保证电流的正常流动还需要为电机提供不间断的能量供应。另一种方法是通过永磁体来获得磁场，这可以大大简化电机的结构，同时，因为永磁体一旦磁化（充磁）之后就永久具有磁性，不再需要外界供给能量，这也大大的减少了能量的损耗。 高压永磁同步电动机就是通过永磁体获得磁场的电动机，永磁体材料的发展促进了此种电动机的发展。稀土钴和钕铁硼永磁分别在20世纪60年代和80年代出现，这两种永磁材料的出现极大的促进的电动机的发展，因为这两种材料具有特别适用于电机装置的特性，包括高剩磁密度、高矫顽力、线性退磁曲线以及高磁能积。

永磁同步电动机结构原理3D

永磁同步电动机 这些年永磁同步电动机得到较快发展，其特点是功率因数高、效率高，在许多场合开始逐步取代最常用的交流异步电机，其中异步起动永磁同步电动机的性能优越，是一种很有前途的节能电机。 永磁同步电动机的定子结构与工作原理与交流异步电动机一样，多为4极形式，三相绕组按3相4极布置，通电产生4极旋转磁场。下图是有线圈绕组的定子.如下示意图1。 图1定子铁芯与绕组 如下图2是电机机座与定子。 图2机座与定子

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，图3左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图3右，这是一个4极转子。 图3凸装式永磁转子 根据磁阻最小原理，也就是磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，利用磁引力拉动转子旋转，于是永磁转子就会跟随定子产生的旋转磁场同步旋转。 图4左是另一种安装有永磁体磁极的转子，永磁体磁极嵌装在转子铁芯表面，称为嵌入式永磁转子。磁极的极性与磁通走向见图右，这也是一个4极转子。 图4嵌入式永磁转子铁芯1

图5右是一种嵌入式永磁转子，永磁体嵌装在转子铁芯内部，为防止永磁体磁通短路，在转子铁芯开有空槽或在槽内填充隔磁材料。磁极的极性与磁通走向见下右图，这也是一个4极转子。 图5嵌入式永磁转子铁芯2 下图6为装上转轴的嵌入式永磁转子 图6嵌入式永磁转 转子铁芯两侧装上风扇然后与定子机座组装成整机，见下图7。

图7永磁同步电动机剖面图 这种永磁同步电动机不能直接通三相交流的起动，因转子惯量大，磁场旋转太快，静止的转子根本无法跟随磁场旋转。这种永磁同步电动机多用在变频调速场合，启动时变频器输出频率从0开始上升到工作频率，电机则跟随变频器输出频率同步旋转，是一种很好的变频调速电动机。 通过在永磁转子上加装笼型绕组，接通电源旋转磁场一建立，就会在笼型绕组感生电流，转子就会像交流异步电动机一样起动旋转。这就是异步起动永磁同步电动机，是近些年开始普及的节能电机。如下图8为永磁转子铁芯 图8笼型绕组永磁转子铁芯 笼型转子有焊接式与铸铝式：在转子每个槽内插入铜条，铜条与转子铁芯两侧的铜端环焊接形成笼型转子；与普通交流异步电动机一样采用铸铝式转子，将熔化的铝液直接注入转子槽内，并同时铸出端环与风扇叶片，是较廉价的做法，下图9是一个铸铝式笼型转子。

电磁铁电磁力计算方法

电磁铁电磁力计算方法 1磁动势计算（又叫安匝数）IN E = 匝数2 2)12(212d D D L d L d D D N -=-= 其中： -L 绕线宽度)(mm -2D 绕线外径)(mm -1D 绕线内径)(mm -d 漆包线直径)(mm 绕线长度 2 22322121(21)=222(21)10()4D D D D L D D l DN N d L D D m d ππππ-++-==-=?绕

根据电阻公式 222223324(21)(21)41010()d 4L D D l L D D d R d S πρρρπ----==?=?Ω绕其中： 20.0178./mm m ρ-Ω铜的电阻率 2S mm -漆包线的截面积（） 根据4322224 10(21)(21)d U U Ud I L D D R L D D ρρ===?-- 故磁动势 23102(21) d U IN D D ρ=?+ 2磁感应强度计算（磁动势在磁路上往往有不同的磁降，但每一圈的磁降和应等于磁动势） 即：()IN HL = ∑ 其中： H -磁场强度（A/m) L m -该段磁介质的长度（） 一般情况下，电磁阀除气隙处外，其余部分均采用导磁性能

很好的材料，绝大部分磁动势降是在气隙处， 即0()IN HL H δ= ≈?∑ 其中： 0H -气隙处磁场强度（A/m) mm δ-气隙长度（）即行程 而0 00=B H μ 其中： 0B -气隙中的磁感应强度（特斯拉) -70μπ-?导磁率，410亨/米 所以：30 00=10B IN H δδμ-≈?? 又因为23102(21) d U IN D D ρ=?+ 故：2600102(21)d U B D D μρδ=?+ 3电磁力的计算 根据26000 1102F B S μ=? 其中：

调速永磁同步电动机的电磁设计与磁场分析

调速永磁同步电动机的电磁设计与磁场分析 1 引言 与传统的电励磁电机相比，永磁同步电动机具有结构简单，运行稳定；功率密度大；损耗小，效率高；电机形状和尺寸灵活多变等显著优点，因此在航空航天、国防、工农业生产和日常生活等各个领域得到了越来越广泛的应用。 随着电力电子技术的迅速发展以及器件价格的不断下降，越来越多的直流电动机调速系统被由变频电源和交流电动机组成的交流调速系统所取代，变频调速永磁同步电动机也应运而生。变频调速永磁同步电动机可分为两类,一类是反电动势波形和供电电流波形都是理想矩形波(实际为梯形波)的无刷直流电动机,另一类是两种波形都是正弦波的一般意义上的永磁同步电动机。这类电机通常由变频器频率的逐步升高来起动，在转子上可以不用设置起动绕组。 本文使用Ansoft Maxwell软件中的RMxprt模块进行了一种调速永磁同步电动机的电磁设计，并对电机进行了性能和参数的计算，然后将其导入到Maxwell 2D中建立了二维有限元仿真模型，并在此模型的基础上对电机的基本特性进行了瞬态特性分析。 2 调速永磁同步电动机的电磁设计 2.1 额定数据和技术要求 调速永磁同步电动机的电磁设计主要包括主要尺寸和气隙长度的确定、定子冲片设计、定子绕组的设计、永磁体的设计等。通过改变电机的各个参数来提高 T。本例所永磁同步电动机的效率η、功率因数cos?、起动转矩st T和最大转矩max 设计永磁同步电动机的额定数据及其性能指标如下： 计算额定数据：

(1) 额定相电压：N 220V U U == (2) 额定相电流：3 N N N N N 1050.9A cos P I mU η??== (3) 同步转速：160=1000r /min f n p = (4) 额定转矩：3 N N 1 9.5510286.5N m P T n ?==g 2.2 主要尺寸和气隙长度的确定 永磁电机的主要尺寸包括定子内径和定子铁心有效长度，它们可由如下公式 估算得到： 2 i11P D L C n '= N N N cos E K P P η?'=， 6.1p Nm dp C K K AB δ α=' 式中，i1D 为定子内径，L 为定子铁心长度，P '为计算功率，C 为电机常数。 E K 为额定负载时感应电势与端电压的比值，本例取0.96；p α'为计算极弧系数， 初选0.8；Nm K 为气隙磁场的波形系数，当气隙磁场为正弦分布时等于1.11；dp K 为电枢的绕组系数，初选0.92。A 为电机的线负荷，B δ为气隙磁密，A 和B δ的 选择非常重要，直接影响电机的参数和性能，应从电机的综合技术经济指标出发 来选取最合适的A 和B δ值，本例初选为200A/cm,0.7T A B δ==。 由上式可初步确定电机的2i1D L ，但要想进一步确定i1D 和L 各自的值，还应选择主要尺寸比i1i122L L pL D D p λπτπ===，其中τ为极距。通常，中小型同步电动机的0.6~2.5λ=，一般级数越多，λ也越大，本例初选1.4。 永磁同步电动机的气隙长度δ一般要比同规格的感应电动机的气隙大，主要 是因为适当的增加气隙长度可以在一定的程度上减小永磁同步电动机过大的杂 散损耗，减低电动机的振动与噪声和便于电动机的装配。所以设计永磁同步电动 机的气隙长度时,可以参照相近的感应电动机的气隙长度并加以适当的修改。本 例取=0.7mm δ。 确定电动机定子外径时，一般是在保证电动机足够散热能力的前提下，视具 体情况为提高电动机效率而加大定子外径还是为降低成本而减小定子外径。

电磁铁电磁力计算方法之令狐文艳创作

电磁铁电磁力计算方法 令狐文艳 1磁动势计算（又叫安匝数）IN E = 匝数2 2)12(212d D D L d L d D D N -=-= 其中： -L 绕线宽度)(mm -2D 绕线外径)(mm -1D 绕线内径)(mm -d 漆包线直径)(mm 绕线长度 根据电阻公式 222223324(21)(21)41010()d 4L D D l L D D d R d S πρρρπ----==?=?Ω绕其中： 根据4322224 10(21)(21)d U U Ud I L D D R L D D ρρ===?-- 故磁动势

2磁感应强度计算（磁动势在磁路上往往有不同的磁降，但每一圈的磁降和应等于磁动势） 即：()IN HL = ∑ 其中： 一般情况下，电磁阀除气隙处外，其余部分均采用导磁性能很好的材料，绝大部分磁动势降是在气隙处， 即0()IN HL H δ= ≈?∑ 其中： 而000= B H μ 其中： 所以：30 00=10B IN H δδμ-≈?? 又因为23102(21) d U IN D D ρ=?+ 故：2600102(21)d U B D D μρδ=?+

3电磁力的计算 根据26000 1102F B S μ=? 其中： 又因为2600102(21)d U B D D μρδ=?+ 所以：2262600000110[]1028(21)S d U F B S D D μμρδ =?=?+ 其中： -70μπ-?导磁率，410亨/米; 20S mm -气隙面积（）; -d 漆包线直径)(mm ; U -电压（V ） ; 20.0178./mm m ρ-Ω铜的电阻率; -2D 绕线外径)(mm ; -1D 绕线内径)(mm ; mm δ-气隙长度（）即行程;

电磁铁的吸力计算

我将有关电磁铁吸力的计算方法稍作整理，如下： 1、凡线圈通以直流电的电磁铁都称之为直流电磁铁。通常，直流电磁铁的衔铁和铁心均由软钢和工程纯铁制成。当电磁线圈接上电源时，线圈中就有了激磁电流，使电磁铁回路中产生密集的磁通。该磁通作用于衔铁，使衔铁受到电磁吸力的作用产生运动。 从实践中发现，在同样大小的气隙δ下，铁心的激磁安匝ＩＷ越大，作用于衔铁的电磁吸力Ｆx就越大；或者说，在同样大小的激磁安匝ＩＷ下，气隙δ越小，作用于衔铁的电磁吸力Ｆx就越大。通过理论分析可知，电磁吸力Ｆx与ＩＷ和δ之间的关系可用下式来表达： Ｆx＝5.1×I2×（dL/dδ）(其中L—线圈的电感) （1～1） 在电磁铁未饱和的情况下,可以近似地认为线圈电感L=W2Gδ(式中Gδ—气隙的磁导)。 于是式（1～1）又可写为Fx=5.1×(IW)2×d Gδ/dδ（1～3）这就是说，作用于衔铁的电磁吸力Fx是和电磁线圈激磁安匝数IW的平方以及气隙磁 导随气隙大小而改变的变化率d Gδ/dδ成正比。 气隙磁导Gδ的大小是随磁极的形状和气隙的大小而改变的。如果气隙中的磁通Φδ为均匀分布，则气隙磁导可以表示为： Gδ=μ0×（KS/δ）（亨）（1～4） 式中：μ0—空气的磁导率，=1.25×10-8(亨/厘米)； S－决定磁导和电磁吸力的衔铁面面积（厘米2）； δ—气隙长度，即磁极间的距离（厘米）； K—考虑到磁通能从磁极边缘扩张通过气隙的一个系数，它大于1，而且δ值越大，K值也就越大。 可以推导出：d Gδ/dδ=－μ0×（S/δ2） 于是有：F x=－5.1×｛μ0 (IW)2S/δ｝ 式中的负号表示随着气隙δ的减小，电磁吸力Fx随之增大，若不考虑磁极边缘存在的扩散磁通的影响（K≈1），则气隙磁感强度为： B=Φ/S=｛（IW）Gδ｝/S=｛（IW）μ0S｝/Sδ=（IWμ0）/δ 所以电磁吸力的公式还可写为：F x=5.1B2S/μ0

高压永磁同步电动机应用与研究

高压永磁同步电动机应用与研究 摘要：目前工业领域中采用的高压中、大功率异步电动机普遍存在效率偏低、功率因数差等浪费电能现象。为实现中、大功率电动机高效节能目标，高效永磁同步电动机的研发和应用已成为国内外发展的必然趋势。高效永磁同步电动机理论分析、实验室试验和国家权威机构检测成功后，对现场应用尚无完整的试验研究数据，缺少通过试验和监测手段对高效永磁同步电动机进行经济效益分析。本文通过在张家口发电厂首次应用，并通过严格试验得出相关研究数据和分析结果。 关键词：高效永磁同步电动机试验研究结果分析现场方案 引言 在工业、建筑以及公用设施领域中电动机是重要的原动力设备，也是电能消耗的最大用户，和节电潜力的最大用户。2012年我国各类电动机总装机容量约为5亿千瓦，其中异步电动机的装机容量占全国电动机装机容量的90%，约占全国用电量的60%，占工业用量的75%，系统用电效率比国外先进水平低5%-15%，相当于每年浪费电能约1500亿千瓦时。 目前工业领域中采用的高压中、大功率异步电动机普遍存在效率偏低、功率因数差等浪费电能现象。而高效永磁同步电动机能否达到高效节能目标，现场应用前景如何，已经引起国内各大企业关注。2013年工业和信息化部印发(2013年工业节能与绿色发展专项行动实施方案)提出，选择电机在能效提升和绿色发展方面要取得突破。本文将通过在张家口发电厂首次应用和现场试验进行分析。为企业应用永磁同步电动机提供参考。 一、高压永磁同步电动机概述 1、高压永磁同步电动机的发展历程 电机属于电磁装置，其工作原理是通过磁场实现电能与机械能间的不断转换。在电机的工作过程中，气息磁场是必不可少的。获得磁场的方法有两种，其中一种是通过电流得到。该种电机叫做电励磁电机，这种电机需要具备专门用来产生电流磁场的绕组，同时，为了保证电流的正常流动还需要为电机提供不间断的能量供应。另一种方法是通过永磁体来获得磁场，这可以大大简化电机的结构，同时，因为永磁体一旦磁化(充磁)之后就永久具有磁性，不再需要外界供给能量，这也大大的减少了能量的损耗。 高压永磁同步电动机就是通过永磁体获得磁场的电动机，永磁体材料的发展促进了此种电动机的发展。稀土钴和钕铁硼永磁分别在20世纪60年代和80年代出现，这两种永磁材料的出现极大的促进的电动机的发展，因为这两种材料具有特别适用于电机装置的特性，包括高剩磁密度、高矫顽力、线性退磁曲线以及高磁能积。 我国专家学者自主开发的高效高压永磁同步电动机，采用实心转子磁极铁芯和启动笼复合结构，消弱了齿谐波，减少了转子表面损耗，提高了电机效率。同时，非均匀气隙和优化通风散热，有效的控制了电机温升。该种电机同异步电机相比各项指标显著提供，额定负载效率大于96%，功率因数大于0.98，综合节电率在8%-15%。 2、高压永磁同步电动机的优点

永磁同步电机

高强度永磁同步电机 本实用新型涉及一种高强度永磁同步电机的转子结构，它由中心轴，铁芯和附着在其外圆表面上的至少1对圆弧面形的磁钢构成圆辊状结构，各相邻两磁钢侧面之间留有气隙，各磁钢通过相应的锁紧件与铁芯构成锁紧联结结构，它解决了现有技术强度差、磁钢易被甩出，易出现事故的问题，用于制作各型永磁同步电机。 交流永磁同步调速电梯电机之特性 石正铎路子明 我国电梯性能随着计算机控制技术和变频技术的发展有很大的提高，但是异步变频电动机存在低频低压低速时的转矩不够平稳进而影响低速段运行不理想的缺点。用永磁同步调速电机替代交流异步电机，用同步变频替代异步变频可以解决低速段的缺点和启动及运行中的抖动问题，使电梯运行更平稳、更舒适，同时减小电机的体积，降低噪音。采用有齿轮电梯曳引机，当电梯制动器失灵、轿厢产生自由落体时，可利用永磁同步电机的电流制动功能保证轿厢低速溜车，为电梯安全增加了一道安全屏障。 一、永磁同步电机与异步电机的主要区别及特点 由于异步电机是靠电机定子电流为电机转子励磁的，而永磁电机转子是用永磁体直接产生磁场不需要电励磁。因此永磁同步电机具有结构简单、运行可靠、体积小、重量轻、效率高、形状和尺寸灵活多样等特点。 二、交流永磁同步调速电梯电机的主要优点 1、结构简单运行可靠，由于永磁电机转子不需要励磁，省去了线圈或鼠笼，简化了结构，实现了无刷，减少了故障，维修方便简单，维修复杂系数大大降低。 2、低温升、小体积永磁同步电机与感应电机相比，因为不需要无功励磁电流，而具备： (1)、功率因数高近于1。 (2)、反电势正弦波降低了高次谐波的幅值，有效的解决了对电源的干扰。 (3)、减小了电机的铜损和铁损。 同步电机温升小（约38K），电机外形小，体积与异步电机相比，降低一至两个机座号。 3、高效率超节能，因为功率因数高（可近似为1），又省去电励磁，减少了定子电流和定子转子电阻的损耗，效率高（94~96%），满载起动电流比异步减少一半，所以节能效果明显，用于电梯时，同步电机可节能40%以上（用户实际使用后测试结果），轻载电流小，只相当于异步电机的10%，如11KW异步电机轻载时异步电机电流10A，而同步电机轻载电流只有0.7A。 4、调速范围宽，可达1：1000甚至于更高（异步电机只有1：100），调速精度极高，可大大提高电梯的品质。 5、永磁同步电梯电机在额定转速内保持恒转矩，对于提高电梯的运行稳定性至关重要。可以做到给定曲线与运行曲线重合，特别是电动机在低频、低压、低速时可提供足够的转矩，避免电梯在启动缓速过程抖动，改善电梯启制动过程的舒

电磁铁电磁力计算方法精选文档

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电磁铁电磁力计算方法1磁动势计算（又叫安匝数）IN E= 匝数 2 2 )1 2 ( 2 1 2 d D D L d L d D D N - = - = 其中： - L绕线宽度) (mm - 2 D绕线外径) (mm - 1 D绕线内径) (mm - d漆包线直径) (mm 绕线长度

2 22322121(21)=222(21)10()4D D D D L D D l DN N d L D D m d ππππ-++-==-=?绕 根据电阻公式 222223324(21)(21)41010()d 4L D D l L D D d R d S πρρρπ----==?=?Ω绕其中： 20.0178./mm m ρ-Ω铜的电阻率 2S mm -漆包线的截面积（） 根据4322224 10(21)(21)d U U Ud I L D D R L D D ρρ===?-- 故磁动势

23102(21) d U IN D D ρ=?+ 2磁感应强度计算（磁动势在磁路上往往有不同的磁降，但每一圈的磁降和应等于磁动势） 即：()IN HL =∑ 其中： H -磁场强度（A/m) L m -该段磁介质的长度（） 一般情况下，电磁阀除气隙处外，其余部分均采用导磁性能很好的材料，绝大部分磁动势降是在气隙处， 即0()IN HL H δ=≈?∑ 其中： 0H -气隙处磁场强度（A/m) mm δ-气隙长度（）即行程 而0 00=B H μ 其中：

永磁同步电动机的应用前景

一、概述 众所周知，直流电动机有优良的控制性能，其机械特性和调速特性均为平行的直线，这是各类交流电动机所没有的特性。此外，直流电动机还有起动转矩大、效率高、调速方便、动态特性好等特点。优良的控制特性使直流电动机在70年代前的很长时间里，在有调速、控制要求的场合，几乎成了唯一的选择。但是，直流电动机的结构复杂，其定子上有激磁绕组产生主磁场，对功率较大的直流电动机常常还装有换向极，以改善电机的换向性能。直流电机的转子上安放电枢绕组和换向器，直流电源通过电刷和换向器将直流电送入电枢绕组并转换成电枢绕组中的交变电流，即进行机械式电流换向。复杂的结构限制了直流电动机体积和重量的进一步减小，尤其是电刷和换向器的滑动接触造成了机械磨损和火花，使直流电动机的故障多、可靠性低、寿命短、保养维护工作量大。换向火花既造成了换向器的电腐蚀，还是一个无线电干扰源，会对周围的电器设备带来有害的影响。电机的容量越大、转速越高，问题就越严重。所以，普通直流电动机的电刷和换向器限制了直流电动机向高速度、大容量的发展。 在交流电网上，人们还广泛使用着交流异步电动机来拖动工作机械。交流异步电动机具有结构简单，工作可靠、寿命长、成本低，保养维护简便。但是，与直流电动机相比，它调速性能差，起动转矩小，过载能力和效率低。其旋转磁场的产生需从电网吸取无功功率，故功率因素低，轻载时尤甚，这大增加了线路和电网的损耗。长期以来，在不要求调速的场合，例如风机、水泵、普通机床的驱动中，异步电动机占有主导地位，当然这类拖动中，无形中损失了大量电能。 过去的电力拖动中，很少彩同步电动机，其主要原因是同步电动机不能在电网电压下自行起动，静止的转子磁极在旋转磁场的作用下，平均转矩为零。人们亦知道变频电源可解决同步电动机的起动和调速问题，但在70年代以前，变频电源是可想而不可得的设备。所以，过去的电力拖动中，很少看到用同步电动机作原动机。在大功率范围内，偶尔也有同步电动机运行的例子，但它往往是用来改善大企业的电网功率因数。 自70年代以来，科学技术的发展极大地推动了同步电动机的发展和应用，主要的原因有：1、高性能永磁材料的发展 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1：5，第二代钐钴2：17和第三钕铁硼。铝镍钴是本世纪三十年代研制成功的永磁材料，虽其具有剩磁感应强度高，热稳定性好等优点，但它矫顽力低，抗退磁能力差，而且要用贵重的金属钴，成本高，这些不足大大限制了它在电机中的应用。铁氧体磁体是本世纪五十年代初开发的永磁材料，其最大的特点是价格低廉，有较高的矫顽力，其不足是剩磁感应强度和磁能积都较低。钐钴稀土永磁材料在六十年代中期问世，它具有铝镍钴一样高的剩磁感应强度，矫顽力比铁氧体高，但钐稀土材料价格较高。80年代初钕铁硼稀土永磁材料的出现，它具有高的剩磁感应强度，高的矫顽力，高的磁能积，这些特点特别适合在电机中使用。它们不足是温度系数大，居里点低，容易氧化生锈而需涂复处理。经过这几年的不断改

KW调速永磁同步电动机电磁设计程序文件

11KW 变频起动永磁同步电动机电磁设计程序 及电磁仿真 1永磁同步电动机电磁设计程序 1.1额定数据和技术要求 除特殊注明外，电磁计算程序中的单位均按目前电机行业电磁计算时习惯使用的单位，尺寸以cm(厘米)、面积以cm 2(平方厘米)、电压以V （伏）、电流以A （安）、功率和损耗以（瓦）、电阻和电抗以Ω（欧姆）、磁通以Wb(韦伯)、磁密以T(特斯拉)、磁场强度以A/cm(安培/厘米)、转矩以N （牛顿）为单位。 1额定功率kw P n 11= 2相数 31=m 3额定线电压V U N 3801= 额定相电压Y 接法V U U N N 39.2193/1== 4额定频率50f HZ = 5电动机的极对数P =2 6额定效率87.0, =N η 7额定功率因数78.0cos , =N ? 8失步转矩倍数2.2* =poN T 9起动转矩倍数2.2* =stN T 10起动电流倍数2.2* =stN I 11额定相电流62.2478.087.039.21931011cos 105 , ,15=????=?=A U m P I N N N N N ?η 12额定转速1000=N n r/min 13额定转矩m N n P T N N N .039.1051000 11 55.91055.93=?=?=

14绝缘等级:B 级 15绕组形式:双层叠绕Y 接法 1.2主要尺寸 16铁心材料DW540-50硅钢片 17转子磁路结构形式:表贴式 18气隙长度cm 07.0=δ 19定子外径cm D 261= 20定子内径cm D i 181= 21转子外径86.17)07.0218(212=?-=-=cm D D i δ 22转子内径cm D i 62= 23定,转子铁心长度cm l l 1521== 24铁心计算长度cm l l a 152== 铁心有效长度cm cm l l a ef 14.15)07.0215(2=?+=+=δ 25定子槽数136Q = 26定子每极每相槽数332/362/11??==p m Q q =2 27极距cm P D i p 728.932/1814.32/1=??==πτ 28定子槽形:梨形槽 定子槽尺寸 cm h cm r cm b cm b cm h 72.153.078.038.008.002110101===== 29定子齿距cm Q D t i 5708.136 181 1 1== = π π

电磁铁吸力的计算

5050、、电磁铁吸力的计算电磁铁吸力的计算 吴义声 电磁铁在工业生产中有着广泛的应用，大的如电磁铁起重机，小的如电气控制箱中的继电器，都要用到电磁铁。电磁铁吸力的大小，是电磁铁应用中必须考虑一个问题。 下面分别计算直流电磁铁和交流电磁铁对衔的吸力。 一、直流电磁铁的吸力 如图50-1所示，当面积为A 的扁平衔铁C ，受电磁铁的吸引力F 而移动距离dx 时，力F 作功为 Fdx dW = 与此同时，空气隙处的体积减小了dV Adx dV = 设空气隙内的磁感应强度为B 0，那么，空气隙中的磁场能量密度m w 是 2 021μB w m = 对于直流电磁铁而言，在衔铁被吸引的过程中，B 0保持不变，即铁心与衔铁之间空气隙的磁通密度保持不变。由于当衔铁C 移动距离dx 时，对衔铁C 作功dW ，从而使空气隙的体积减小了dV ，于是空气隙处的磁场能量减少了dEm ，即 图50-1

Adx B dV B dV w dEm m 0 2 00202121μμ=== 根据能量守恒，减少的磁场能量转变成衔铁的机械能，即 Adx B Fdx 0 2 021μ= 则电磁铁的吸引力为 A B F 0 2 021μ= （1） 用式（1）计算电磁铁吸引力时，还需注意，此式是在假定磁极端面附近磁通密度均匀分布（即B 0=C ）的条件下得到的，因此，只适用于计算空气隙长度δ较小时的情况（如衔铁在吸合位置或接近吸合位置）。另外，还要指出，如使用的是蹄形电磁铁，而且空气隙处的B 0的数值又相同，则电磁铁产生的吸引力应当是式（1）所得数值的两倍。 二、交流电磁铁的吸力 若电磁铁线圈中通以交流电，它所激发的磁场是交变磁场，这时，在交流电磁铁中，磁感应强度是随时间变化的。由式（1）可知，对衔铁的吸力也是随时间而变化的。设空气隙中的磁感应中度为 B 0=B m sin ωt 式中，B m 为空气隙处的磁感应强度的最大值。由式（1）可得交流电磁铁的吸引力为 t A B F m ωμ20 2 sin 21= 令Fm A B F m m ,210 2μ=是吸引力F 的最大值，则 F=F m sin 2ωt 那么，在一个周期T 内，交流电磁铁的吸引力的平均值为 tdt F T Fdt T F T T m ω∫∫==00 2sin 11 A B F m m 0 2 4121μ== （2）

电磁铁参数计算方式

电磁铁参数计算方式 (2012-02-17 11:00:53) 标签： 文化 为确保您所使用的螺线管式电磁铁（包括我们通常所说的各式旋转电磁铁、推拉式电磁铁、直动式电磁铁、圆管式电磁铁等能可靠的工作和达到应有的寿命，我们在选用各种螺线管式电磁铁时，应注意以下几个方面： 1、螺线管式电磁铁都是以直流电工作的，因此当工作电源为交流电时，请使用全波整流方式将交流电转换为直流电； 2、通电率（或通电持续率），是用线圈通电时间和断开时间的比率来表示： 除通电率之外，有时还注出了每一次的最长通电时间的规定，这都是为防止线圈温度过度上升，从而导致螺线管电磁铁动作失误或寿命的减短，因此务必请在低于规定的数值下使用。 3、线圈中通过的电流值和线圈的圈数的乘积算做安培匝数。各种螺线管式电磁铁的线圈数据中对应每个通电率周期都提供有参数值，螺线管式电磁铁的机械输出力的大小与其安培匝数成正比。 4、随着线圈温度的变化会引起螺线管电磁铁总体性能的变化。当线圈接通电源施加上电压后，线圈的温度会逐渐上升，线圈的电阻也就随之增加，通过线圈的电流会降低，从而，造成安培匝数的减少，螺线管电磁铁的机械输出功率也就变小。一般产品样本或目录上所列的线圈数据和特性数据，均以环境温度20℃时为依据，线圈温度和线圈电阻，安培匝数之间的关系如表1所示。 线圈温度（℃）-40 -20 0 20 40 60 80 100 120 电阻系数0.764 0.843 0.921 1 1.079 1.157 1.236 1.314 1.393 安培匝数比 1.309 1.186 1.086 1 0.927 0.864 0.809 0.761 0.718 线圈温升是按电器温升检 测试验标准检测并以下式计算 确定式中： 100% 50% 25% 10%

永磁同步电动机的应用前景

永磁同步电动机的应用前景 上海交通大学电力学院金如麟谭茀娃 一、概述 众所周知，直流电动机有优良的控制性能，其机械特性和调速特性均为平行的直线，这是各类交流电动机所没有的特性。此外，直流电动机还有起动转矩大、效率高、调速方便、动态特性好等特点。优良的控制特性使直流电动机在70年代前的很长时间里，在有调速、控制要求的场合，几乎成了唯一的选择。但是，直流电动机的结构复杂，其定子上有激磁绕组产生主磁场，对功率较大的直流电动机常常还装有换向极，以改善电机的换向性能。直流电机的转子上安放电枢绕组和换向器，直流电源通过电刷和换向器将直流电送入电枢绕组并转换成电枢绕组中的交变电流，即进行机械式电流换向。复杂的结构限制了直流电动机体积和重量的进一步减小，尤其是电刷和换向器的滑动接触造成了机械磨损和火花，使直流电动机的故障多、可靠性低、寿命短、保养维护工作量大。换向火花既造成了换向器的电腐蚀，还是一个无线电干扰源，会对周围的电器设备带来有害的影响。电机的容量越大、转速越高，问题就越严重。所以，普通直流电动机的电刷和换向器限制了直流电动机向高速度、大容量的发展。 在交流电网上，人们还广泛使用着交流异步电动机来拖动工作机械。交流异步电动机具有结构简单，工作可靠、寿命长、成本低，保养维护简便。但是，与直流电动机相比，它调速性能差，起动转矩小，过载能力和效率低。其旋转磁场的产生需从电网吸取无功功率，故功率因素低，轻载时尤甚，这大增加了线路和电网的损耗。长期以来，在不要求调速的场合，例如风机、水泵、普通机床的驱动中，异步电动机占有主导地位，当然这类拖动中，无形中损失了大量电能。 过去的电力拖动中，很少彩同步电动机，其主要原因是同步电动机不能在电网电压下自行起动，静止的转子磁极在旋转磁场的作用下，平均转矩为零。人们亦知道变频电源可解决同步电动机的起动和调速问题，但在70年代以前，变频电源是可想而不可得的设备。所以，过去的电力拖动中，很少看到用同步电动机作原动机。在大功率范围内，偶尔也有同步电动机运行的例子，但它往往是用来改善大企业的电网功率因数。自70年代以来，科学技术的发展极大地推动了同步电动机的发展和应用，主要的原因有： 1、高性能永磁材料的发展 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1：5，第二代钐钴2：17和第三钕铁硼。铝镍钴是本世纪三十年代研制成功的永磁材料，虽其具有剩磁感应强度高，热稳定性好等优点，但它矫顽力低，抗退磁能力差，而且要用贵重的金属钴，成本高，这些不足大大限制了它在电机中的应用。铁氧体磁体是本世纪五十年代初开发的永磁材料，其最大的特点是价格低廉，有较高的矫顽力，其不足是剩磁感应强度和磁能积都较低。钐钴稀土永磁材料在六十年代中期问世，它具有铝镍钴一样高的剩磁感应强度，矫顽力比铁氧体高，但钐稀土材料价格较高。80年代初钕铁硼稀土永磁材料的出现，它具有高的剩磁感应强度，高的矫顽力，高的磁能积，这些特点特别适合在电机中使用。它们不足是温度系数大，居里点低，容易氧化生锈而需涂复处理。经过这几年的不断改进提高，这些缺点大多已经克服，现钕铁硼永磁材料最高的工作温度已可达180℃，一般也可达150℃，已足以满足绝大多数电机的使用要求。表1是各种永磁材料性能比较。 表1各种永磁材料的性能比较