第四章--稀土永磁同步电动机
永磁同步电动机的工作原理
永磁同步电动机的工作原理
永磁同步电动机是一种利用永磁体产生磁场与电流产生的磁场之间的相互作用来实现电动机工作的电机。
其工作原理如下：
1. 永磁体磁通产生：在永磁同步电动机内，通过一组永磁体（通常为强大的永磁体磁铁）产生持久稳定的磁通，这个磁场是固定的，不需要外部电源。
2. 定子产生旋转磁场：在电动机的定子中通过三相交流电源输入三相电流，产生旋转磁场。
这个旋转磁场的频率和大小由输入电源的电压和频率决定。
3. 磁场相互作用：永磁体产生的稳定磁场与旋转磁场相互作用产生转矩。
旋转磁场的磁场分布会推动永磁体内的磁场旋转，从而使电动机动起来。
4. 运动控制：通过控制电动机输入的电流频率和幅值，可以调整旋转磁场的磁场分布，实现对电动机运动的控制。
通过调整电流频率和幅值，可以改变磁场相互作用的方式，从而实现调速、定位等功能。
总结起来，永磁同步电动机的工作原理是通过永磁体产生的稳定磁场与电流产生的旋转磁场相互作用，从而产生转矩，驱动电动机工作。
控制电流的频率和幅值可以实现对电动机运动的精确控制。
稀土永磁同步电动机转子温升探讨
转子温升 影 响很 大。
关键词 ：稀 土 永磁 同步 电动机 ；转子 ；结 构 ；温升 ；涡流损 耗
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｔ ｒ Ｔｅ ｐｅ ａ ｕ ｅ Ｒｉｅ ｏ ｓ ａ ｃ ｎ Ｒｏ ｏ ｍ ｒ ｔ ｒ ｓ ｆ ＲＥＰＭ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｏ ｏ Ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓＭ ｔ ｒ
ＡＢ Ｔ Ｓ ＲＡＣ Ｔ： Ｔｈ ｏ ｅ ｉａ ｌ ｔ ｅ ｅ ａ ｅ ’ ｔ ｅ ｆ ｎ ａ ｎ ａ ｖ Ｏ Ｓ ｏ ｈ ｏ ｏ ｆ ＲＥＰＭ Ｓ ， ｅ ｒ ｔｃ ｌ ｙ， ｈ ｒ ｒ ｎ ｔ ｈ ｕ ｄ ｍｅ ｔ ｌｗａ ｅ ｌ Ｓ ｎ ｔ ｅ ｒ ｔ ｒ ｏ Ｍ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｒｓ ｈ ｕ ｄ ｂ ｏ ， ｂ ｔｉ ｃ ｕ ｌ ｅ ａ ｓ ｈ ｇ ｅ ｔ ｅ ｄ ｙ ｃ ｒ ｅ ｔ Ｏ ｔ ｅ ｒ ｔ ｒ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｉ ｅ ｓ ｏ ｌ ｅ ｌ ｗ ｕ ｎ ａ ｔ ａ ｃ ｕ ｅ ｔ ｅ ｍａ ｎ ｔｓ ｅ ｌ ｄ ｕ ｒ ｎ ｂ ｅ
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ＫＥＹ ＯＲＤＳ： ＲＥＰＭ ＳＭ ； Ｒｏ ｏ ； Ｓｔ ｕ ｔ ｅ； Ｔｅ Ｗ ｔｒ ｒ ｃ ｕｒ ｍｐｅ ａ ｕｒ ｉｅ； Ｅｄｄ ｕｒ ｅ ｏ ｓ ｒｔ ｅｒｓ ｙ ｃ ｒ ｎｔｌ ｓ
ＹＡＮ ｉｇ ｎ ， ＤＯＵ ａ —ｅ ｇ， Ｗ Ｕ ｈ ａ —ｅ ｇ Ｊｎ — ｉ Ｍ ｎ ｆｎ Ｚ ｕ ｎ ｆｎ
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稀土永磁盘式无铁芯电机原理
稀土永磁盘式无铁芯电机原理稀土永磁盘式无铁芯电机是一种采用稀土永磁材料制造的电机，它具有体积小、功率密度高、高效率等特点。
相比传统的铁芯电机，稀土永磁盘式无铁芯电机具有更高的转矩密度和功率密度，节能且使用寿命长。
下面将从电机原理、结构和工作过程等方面介绍稀土永磁盘式无铁芯电机。
稀土永磁盘式无铁芯电机的原理是基于磁场相互作用的原理。
它通过电流和磁场之间的相互作用来产生转矩，实现轴的旋转。
其磁场主要由稀土永磁材料产生，通过电流在绕组中形成相应的磁场，与稀土永磁材料的磁场相互作用，从而产生转矩。
该电机的结构相对简单，主要包括转子和定子两部分。
转子是由稀土永磁材料制成的盘状磁铁，其内部有多个磁极，通常为N和S极交替分布。
定子上绕有多组线圈，分别串联在电源上。
通过电流在绕组中产生磁场，将磁场作用于转子上的稀土永磁材料，从而实现转子的旋转。
在工作过程中，当电流通入绕组时，产生的磁场将与转子上的磁场相互作用。
由于磁场的极性相反，所以磁场会产生转矩，使得转子开始旋转。
同时，由于稀土永磁材料的高磁导率和低剩磁，使得转子的转矩密度和功率密度更高，且降低了功率损耗。
此外，稀土永磁盘式无铁芯电机还具有高效率的优势。
由于其转子无铁芯，减少了铁芯损耗，提高了转子的效率。
同时，稀土永磁材料的高磁导率和低剩磁特性，使得磁场更集中，进一步提高了电机的效率。
综上所述，稀土永磁盘式无铁芯电机利用稀土永磁材料产生磁场，通过电流在绕组中形成磁场，实现与稀土永磁材料的相互作用，从而产生转矩。
其结构简单，工作效率高，转矩密度大等特点使其在现代工业中广泛应用于各种电动设备中。
稀土永磁三相同步电动机
2
序 号 15 16 17 18
规格（KW） 0.55≤额定功率≤22 22<额定功率≤315 22<额定功率≤315 22<额定功率≤315
型号 SYX360-22kW-8P SYX230-30kW-2P SYX360-30kW-6P SYX360-37kW-6P
极数 8 2 6 6
额定电压（V） 380 380 380 380
5、大连电机集团有限公司
1 2 3 0.55≤额定功率≤22 0.55≤额定功率≤22 0.55≤额定功率≤22 RCY160-2 RCY200-6 180ST0150B-RZ1A 4 6 8 380 380 380 22 18.5 15 93.8 95.8 94.6
6、大庆永磁电机制造有限公司
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0.55≤额定功率≤22 0.55≤额定功率≤22 0.55≤额定功率≤22 0.55≤额定功率≤22 0.55≤额定功率≤22 0.55≤额定功率≤22 22<额定功率≤315 22<额定功率≤315 22<额定功率≤315 22<额定功率≤315 22<额定功率≤315 22<额定功率≤315 TNM225M-8 TNM225S-8 TNM250M1-12 TNM250M-12 TNM250M2-12 TNM250M3-12 TNM225M-4 TNM225S-4 TNM250M-4 TNM225M-6 TNM250M-6 TNM250M-8 8 8 12 12 12 12 4 4 4 6 6 8 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 22 18.5 11 18.5 15 22 45 37 55 30 37 30 94.5 94.0 93.5 94.0 94.0 94.5 95.0 95.0 95.5 94.5 94.5 95.0
4-永磁同步电动机(基础)
4.2 内置径向式转子磁路结构
转轴
隔磁磁桥
永磁体
内置结构式转子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外圆之间)有铁磁物质制成的 极靴，极靴中可以放置铸铝笼或铜条笼，起阻尼或 (和)起动作用，动、稳态性能好，广泛用于要求有异 步起动能力或动态性能高的永磁同步电动机。内置式 转子内的永磁体受到极靴的保护，其转子磁路结构的 不对称性所产生的磁阻转矩也有助于提高电动机的过 裁能力和功率密度，而且易于“弱磁”扩速。
直轴电枢反应 为去磁性质
Ed E0
I&1 超前 E&0 I&1 滞后 U&
相当于感性负载
直轴电枢反应 为去磁性质
Ed E0
I&1 I&q
I&1与 U&同相位
仅有交轴电枢 反应，无直轴 电枢反应
Ed E0
I&1 滞后 E&0
相当于感性负载
直轴电枢反应 为助磁性质
Ed E0
7.2 永磁同步电机电磁转矩和矩角特性
1. 普通双层短距绕组
波形不好；永磁齿 磁导磁阻转矩大； 绕组端部长,不经济
2. 集中绕组 一对极下放置三 相集中绕组，绕 组基波系数低， 电机性能差。
3. 普通分数槽绕组
q 1 的分数槽绕
组可以改善电动势 和磁动势波形，
绕组的端部长。
4. 特殊分数槽绕组
q 1 3 这种
稀土永磁同步电动机
稀土永磁同步电动机
首先，从结构上来看，稀土永磁同步电动机通常由定子和转子两部分组成。
定子上绕有三相对称的绕组，而转子则由稀土永磁材料构成。
这种结构使得稀土永磁同步电动机在运行时能够产生强大的磁场，从而实现高效的能量转换。
其次，从工作原理来看，稀土永磁同步电动机利用定子绕组通以交流电产生旋转磁场，而转子上的稀土永磁材料受到定子磁场的作用而产生磁力，从而驱动电机转动。
相比传统的感应电动机，稀土永磁同步电动机不需要外部励磁，因此具有更高的效率和动态响应特性。
此外，从应用角度来看，稀土永磁同步电动机由于其高效、轻量化和高功率密度的特点，被广泛应用于电动汽车、风力发电机、工业生产线等领域。
在电动汽车领域，稀土永磁同步电动机因其高效率和高功率密度，能够提供更好的动力输出和续航里程，因而备受青睐。
总的来说，稀土永磁同步电动机以其独特的结构、工作原理和
广泛的应用前景，成为当今电动机领域备受关注的一种新型电动机。
希望以上回答能够全面地解答你的问题。
《永磁同步电动机》课件
面临的挑战与解决方案
成本问题
随着高性能永磁材料价格的上涨，永磁同步电动机的成本 也随之增加。解决方案包括采用替代性材料、优化设计等 降低成本。
控制精度问题
在某些高精度应用场景中，永磁同步电动机的控制精度仍 需提高。解决方案包括采用先进的控制算法和传感器技术 提高控制精度。
可靠性问题
在高温、高湿等恶劣环境下，永磁同步电动机的可靠性可 能会受到影响。解决方案包括加强散热设计、提高材料耐 久性等提高可靠性。
总结词
风力发电系统中应用永磁同步电动机，具有 高效、可靠、低噪音等优点。
详细描述
风力发电系统需要能够在风能不稳定的情况 下高效、可靠运行的电机，永磁同步电动机 能够满足这些要求。其高效、可靠、低噪音 的特性使得风力发电系统在能源利用效率和
可靠性方面具有显著优势。
THANKS
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工作原理
永磁同步电动机通过控制器调节电机电流，使电机转子与定子磁场保持同步， 从而实现电机的运转。其工作原理基于磁场定向控制和矢量控制技术。
种类与特点
种类
永磁同步电动机根据结构可分为 表面贴装式、内置式和无铁心式 等类型。
特点
永磁同步电动机具有效率高、节 能效果好、运行稳定、维护方便 等优点，广泛应用于工业自动化 、新能源、电动汽车等领域。
05
CATALOGUE
永磁同步电动机的发展趋势与挑战
技术发展趋势
高效能化
随着技术的不断进步，永磁同步电动机的效率和性能不断提升， 能够满足更多高效率、高负载的应用需求。
智能化
随着物联网、传感器等技术的发展，永磁同步电动机的智能化水平 不断提高，可以实现远程监控、故障诊断等功能。
紧凑化
为了适应空间受限的应用场景，永磁同步电动机的尺寸和重量不断 减小，同时保持高性能。
稀土永磁电机-无刷电机
关于稀土永磁电机
一般所说的稀土永磁电机都是指第三代稀土永磁电机，出于这种永磁材料优异的使用功效，价格对比同等材料较廉价，因而比第一代或第二代稀土永磁材料更有市场需求前景。
例如钦铁硼永磁电机，作为新生代的永磁电机具有很大的展开潜力，在电机界的权威专家看来，钱铁硼的展开方向一方面是逐步代替其他永磁材料的永磁电机，另一方面是代替一部分电励磁电机。
近年来由于电机界研讨者的作业，现已取得了很大的效果。
永磁同步发电机永磁同步发电机不需要励磁绕组及直流励磁电源，这样就取消了最简单出问题的集电环和电刷装置，使之成为无刷发电机，因而发电机结构简略、工作可靠。
选用钦铁硼永磁材料后，电机的气隙磁感应强度可以增大，这样使电机体积缩小、重量减轻。
关于航空、航天和其他高可靠性和高性价比的场合具有重要意义，所以航空航天部分中正尽力进行这方面的研讨。
在市场的其他方面来讲，在风力发电、地热发电及小型水利发电机、小型内燃发电机组等方面也在进行深人研讨和推广。
而当前市场中的稀土永磁发电机，因大型汽轮或水轮发电机组的励磁机使用需求，我国早在20世纪80年代便研制成功了40一160kVA稀土永磁发电机，这种电机的研制成功大大前进了电站工作的可靠性。
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0.97 0.95
0.965 0.95 0.88 0.95
0.97
0.81
0.81
5.5kw
7.5kw
37kw
功率等级
国内现有电机水平 美国07年以后普遍推广的超高效电机标准 本项目电机水平
高效节能电机
抽油机电机在长庆油田的现场测试
长庆油田勘探开发 现场测试结果：
电机型号
RSM160L-6 RSM200L-6
开发成功1.0KW宽调速稀土同步电机变频调速系统 成功应用于高速疲劳试验机 系统节能达60%
高效节能电机
三高（效率高、功率因数高、起动转矩高）
两宽（节能范围宽、应用领域宽）
电机特点
一低（温升低） 零变化（转速同步无变化）
高效节能电机
应用企业
产品规格
延安永丽达电机有限责任公司
永济电机厂
综合节电 62.3%
节电效果显著 国内第一个实现大批量生产的稀土电机
1991年转让闽东电机厂，已生产3万余台
开创了国内开发研制该类电机的新局面 1993年获国家发明二等奖
高效节能稀土永磁纺织电机及控制器
国家计委重点科技攻关项目 开发成功七种产品（0.12—15kW）
批量生产
疲劳试验机用稀土同步电机变频调速系统
运行特性
功角特性 功率因数 效率 V形曲线
运行特性
功角特性
运行特性
功率因数
运行特性
效率 V形曲线
起动过程
异步起动、同步运行 变频起动
设计特点
主要尺寸及气隙 定转子槽数 转子结构 永磁体 电枢绕组
0.8KW自起动高效节能纺织电机
在国内外首次解决了稀土永磁同步电动机的自起动问题
佳木斯电机有限责任公司 岳阳中闽电机厂
22个规格的抽油机电机
5个规格的防爆电机
本项目效率与美国及国内情况对比
92.8
效 率 %
91
94.5
87
93.2 92
87
93
92.5
5.5kw
国内现有电机水平
7.5kw
37kw
功率等级
美国07年以后普遍推广的超高效电机标准 本项目电机水平
本项目功率因数与美国及国内情况对比
自起动
稀土永磁同步电动机的结构形式
总体结构 转子结构
表面式转子结构 内置式转子结构
电机总体结构
表面式转子结构
表面凸出式转子结构 表面插入式转子结构
内置式转子结构
径向式 切向式 混合式
内置式转子结构
径向式 切向式 混合式
内置式转子结构
径向式 切向式 混合式
第四章 稀土永磁同步电动机
稀土永磁同步电动机的优越性
无电流励磁，无电刷和滑环 损耗低、效率高 功率因数高 转子结构多样、灵活
体积小、重量轻
起动转矩大
稀土永磁同步电动机的分类
主磁场方向：
径向励磁 轴向励磁
电枢绕组位置
内转子 外传子
起动方式
无起动绕组
有功节电%
16 49
综合节电%
20 61
年节电费（元）
4100 6500
高效节能电机
原电机
200 180 160
延长油矿油井C实际测试的节能效果
240.3
本项目
比 140 例 120 % 100
80 60 40 20
100
91.6 100
100
100
0
1
28.5
有功电
无功电
线路损耗 功率因数
62.3%