沈阳工业大学科技成果——高性能交流永磁伺服电动机
永磁同步电动机控制策略及应用研究综述_张宏宇
中图分类号:TM 341 TM 351 文献标志码:A 文章编号:1001-6848(2008)04-0069-05永磁同步电动机控制策略及应用研究综述张宏宇,闫 镔,陆利忠(信息工程大学,郑州 450002)摘 要:分别阐述了经典控制策略、现代控制策略、智能控制策略和复合控制策略的原理及其在永磁同步电机伺服系统中的应用,分析了各种控制策略的优缺点,展望了发展趋势。
关键词:永磁同步电动机;控制策略;智能控制;发展趋势Control Strategy and Application R evie w of Per m anentM agnet SynchronousM otorZ HANG H ong -yu,YAN B in ,LU L-i zhong(Infor m ati o n Eng i n eer i n g Un i v ersity ,Zhengzhou 450002,China)Abst ract :In th is paper ,the contro l strategy of the per m anent m agnet synchronous m oto r (P M S M )w ere i n tr oduced firstly ,Then the t h eory and app lication of the contro l field of the P M SM servo syste m,respecti v e l y throught the classic contro,l t h e m odern contr o ,l the intelligent con tro l and the co m positi v econtro lw ere explained ,analysed the ir m erits and dra wbacks and gave out the f u ture trends in the con tro lsche m es o f P M S M.K eywords :Per m anent m agnetsynchronous m otor ;Controlstra tegy ;I nte lli g entcontro;lDevelopm en t trend收稿日期:2007-07-24基金项目:河南省自然科学基金项目(061102400)0 引 言永磁同步电动机通常指反电动势为正弦波的永磁无刷同步电机[36]。
高效永磁电动机的现状与发展
高效永磁电动机的现状与发展唐任远安忠良赫荣富(沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心，沈阳110178)电机系统节能摘要能源紧张是影响我国国民经济发展的一个重要问题，也是全世界共同关心的问题。
而工业用电动机消耗了大部分的能源，因此提高工娥用电动机的效率可以获得显著的节能效果。
根据I EC制定的超高效和超超高效电机效率标准，永磁电动机由于采用永磁体励磁，在提尚效率方瑟其寿最大斡空阚和佬势。
餐对永磁魏动褪塞身特点，羟过筑亿设诗可滚达到I EC规定酶I E3彝I E4的效率限值。
考虑到我国稀土资源率富和稀土永磁产量已列世界前茅的优势，研发起高效和超超高效永磁同步电动机是我国发展高效电机的重要速径。
关键词：电动机；效率；瘩磁；节能Pr esent St at e and D evel opm e nt of H i gh Ef f i ci ency PM M ot or sT ang R e nyua n A n Z hongl i ang H e R onght(N a t i onal Engi nee ri ng R es ea r ch C ent er f or R E PME M Shen yang U ni ver s i t y of Technol og y,Sheny ang110178)A bs t r act E ner gy s hort a ge IS an i m port a nt i ss ue w hi ch has an l nf l uence on ou r na t i ona l econo m i c devel o pm ent and i s concer ned by t he peop l e all O V er t he w or l d。
H ow e veL m os t of t he energy s o ur c es ar e cons um e d i n i ndus t r i a l m ot or s，S O i t w i l l at t ai n obvi ous ener gy-s avi ng ef f ec t by i m pr ovi ng t he ef f i ci encyof i nd ust r i al m ot or s．A ccor di ng t o t he l Ee s t a nda r ds on pr em i um ef fi ci e nc y and s up er—p r em i umef fi ci e nc y el ec t r i c m achi nes，PM m ot o r s c an be i m pr oved i n t erm s of ef f i ci e ncy due t o PM exci t a t i on．T he effi ci ency of PM m ot or s C al l achi eve l i m i t ed val ue s of I E3and I E4cons t i t ut e d by1EC af t eropt i m i z at i on f or t he char a ct er i st i c of PM m ot ors。
永磁同步电机毕业设计永磁同步电动机的电磁设计与分析
永磁同步电动机的电磁设计与分析摘要永磁同步电动机（PMSM）是一种新型电机，永磁同步电动机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高等优点，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，因而具有效率高，功率因数高，转矩惯量大，定子电流和定子电阻损耗小等特点。
本文主要介绍永磁同步电动机（PMSM）的发展背景和前景、工作原理、发展趋势，以异步起动永磁同步电动机为例，详细介绍了永磁同步电动机的电磁设计，主要包括额定数据和技术要求，主要尺寸，永磁体计算，定转子冲片设计，绕组计算，磁路计算，参数计算，工作特性计算，起动性能计算，还列举了相应的算例。
还通过Ansoft软件的Rmxprt模块对永磁同步电动机了性能分析，得出了效率、功率、转矩的特性曲线，并且分别改变了电机的三个参数，得出这些参数对电机性能的影响。
又通过Ansoft软件Maxwell 2D的瞬态模块对电机进行了仿真，对电机进行了磁场分布计算，求出了电流、转矩曲线和电机的磁力线、磁通密度分布图。
关键词永磁同步电动机；电磁设计；性能分析The design of Permanent-MagnetSynchronous MotorAbstractPMSM (Permanent-Magnet Synchronous Motor) is a new type of motor, which has the advantages of simple structure, small volume, light weight, low loss, high efficiency. Compared with the DC motor, it has no DC motor commutator and brush. Compared with the asynchronous motor, because it does not require no power excitation current, It has the advantages of high efficiency, high power factor, large moment of inertia, stator current and small stator resistance loss .The paper mainly introduces the PMSM's development background and foreground, working principle, development trend, taking asynchronous start permanent magnet synchronous motor as an example, it introduces in detail the electromagnetic design of PMSM, that mainly includes the rated data and technical requirements, main dimensions, permanent magnet calculation, rotor and stator punching, winding calculation, magnet circuit calculation, parameters calculation, performance calculation, calculation of starting performance , and also lists the revevant examples. We aslo can analyse the performance of PMSM through the Rmxprt module of Ansoft software and conclude that the characteristic curve of efficiency, power, torque. By changing two parameters of the motor, I get the optimal scheme of the motor. Through transient module of Ansoft software Maxwell 2D to simulate the motor parameters, the magnetic field distribution of the motor is calculated, I can be obtained the curves of the current and the torque, the distribution of magnetic line of force and the distribution of magnetic flux density.Keywords PMSM; Motor design; Performance analysis目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (4)1.1 课题背景 (4)1.2 永磁电机发展趋势 (5)1.3 本文研究主要内容 (6)第2章永磁同步电动机的原理 (7)永磁材料 (7)2.1.1 永磁材料的概念和性能 (7)2.1.2 钕铁硼永磁材料 (8)永磁同步电动机的基本电磁关系 (9)2.2.1 转速和气隙磁场有关系数 (9)2.2.2 感应电动势和向量图 (10)2.2.3 交直轴电抗及电磁转矩 (12)小结 (13)第3章永磁同步电动机的电磁设计 (14)3.1 永磁同步电机本体设计 (14)3.1.1 永磁同步电动机的额定数据和主要性能指标 (14)3.1.2 定子冲片和气隙长度的确定以及定子绕组的设计 (15)3.1.3 转子铁心的设计 (16)永磁同步电动机本体设计示例 (18)3.2.1 额定数据及主要尺寸........................................ 错误!未定义书签。
高速永磁屏蔽电机损耗分析与温升研究
微电机MICROMOTORS第54卷第4期2021年 4月Vol. 54. No.4Apa 2021高速永磁屏蔽电机损耗分析与温升研究曹力&,胡岩&,卓亮2（1.沈阳工业大学，沈阳110000；2.贵州航天林泉电机有限公司，贵阳550008）摘要：损耗是影响电机效率和发热的重要因素，定子屏蔽护套作为高速永磁屏蔽电机损耗的主要来源，合理的设 计是保证电机可靠安全运行的关键。
本文基于有限元模型计算分析电机定子的涡流损耗以及电机温升分布，并对 性因素进行研究；通过样机试验 子 流 。
试验 理论分析结果基本一致，验证本文所建立的高速 电机有限元模型的正确性，对 后电机的分析、设计具有理论指导意义$关键词：高速永磁屏蔽电机；有限元；损耗计算；温升分析中图分类号：TM355文献标志码：A文章编号：1001-6848（2021）04-0011-05Study on Loss Analysis and Temperature Rise of High-speed PermanentMagnet Shielded MotorCAO Li, HUYan, ZHUO Liang(1. Shenyang University of Technology ， Shenyang 110000， China ； 2. Guizhoo Aerospace Linquan Motos Co.， Ltd.， Guiyang 550008， China )Abstract : Loss is an impo/ani factOT affecting motOT efficiencc and h eat generation. The statOT shielding sheath is the main sourcc of loss for high-speed permanent maanel shielded motors. *62X(0X11 design is the key to ensure the reliable and sale operation of the motOT. Based on the aniiv element model ，this paper co I-culated and analyzed the eddy current loss of V v statOT shielding sheath of the motor and the temperature esadistrigution of the motOT ，and studied the sensitive facton of the shielding sheath loss. The eddy current loss of the statOT shielding sheath was separated through the prototype test. The results of the tess and theoretical analysis are basically consistent ，veafying the ccmctness of the finite element model of the high-speed pee-manent maynel shielded motor established i this papeo ，which has theoreticol guiding significonco for the a nalysis and design of the shielded motor in the future.Key words : high-speed permanent maynel shielded motOT ； finite element ； loss colculation ； temperature ase analysis0引言众所周知，高速电机发热问题一直以来备受关，电机准确计算 证电机安全运行的前提。
重点科技创新基地联合开放基金项目指南
附件32021年度省自然科学基金计划项目申报指南2021年，省自然科学基金计划项目共分为四类，即省自然科学基金优秀青年基金计划项目、省自然科学基金资助计划项目、省博士科研启动基金计划项目、省自然科学基金联合基金计划项目。
一、省自然科学基金优秀青年基金计划项目。
为加强我省青年人才储备，继续设立优秀青年基金计划，支持在应用基础研究方面取得突出成绩的青年学者，促进优秀青年科学技术人才快速成长。
全省预计立项批复10项，每项支持50万元。
二、省自然科学基金资助计划项目。
分为面上项目和科技援疆、援藏医疗专项两类。
1.面上项目。
主要围绕我省重大科技创新需求，针对装备制造、冶金、石化、建材、纺织、轻工、医药、电子信息、农业等主导产业开展基础和应用基础研究。
全省预计立项批复345项，每项资助5万元。
2.科技援疆、援藏医疗专项。
主要围绕新疆塔城、西藏那曲常见病、多发病诊疗，提升当地临床医疗水平开展研究。
全省预计立项批复15项，每项资助5万元。
三、省博士科研启动基金计划项目。
主要支持青年博士，围绕我省重点发展的产业和领域开展创新研究，加快青年人才培育。
全省预计立项批复博士科研启动基金项目300项，每项资助经费3万元。
四、省自然科学基金联合基金计划项目。
为了更有效地吸引社会资金在基础科学研究上的投入，继续与国家重点实验室、国家工程技术中心等联合，在省自然科学基金联合基金计划下设立重点科技创新基地联合开放基金。
主要围绕材料与制造（M&M）、能源与环境（E&E）产业技术发展方向，与该领域4个国家重点实验室和2个工程技术研究中心共同组织实施，双方共同出资，比例为1:1。
省财政资金资助省内单位承担的开放基金项目，所有项目均纳入省自然科学基金计划进行管理。
全省预计立项批复不超过65项，每项资助强度不超过20万元。
五、申报条件与要求要求申请人为辽宁省内能够开展基础研究和应用基础研究工作的独立法人单位中具备独立研究能力的科研人员，具有承担基础研究课题或者其他从事基础研究的经历。
轴向磁通永磁电机混合冷却结构设计与分析
轴向磁通永磁电机混合冷却结构设计与分析
姜明盛;张志锋;武岳;赵国新
【期刊名称】《微特电机》
【年(卷),期】2024(52)3
【摘要】针对轴向磁通永磁电机损耗大和散热困难的问题,提出了风冷结构和混合冷却结构,其中混合冷却结构由端盖风冷结构和定子水冷结构组成。
建立了电机的三维模型,采用流固耦合法对电机进行仿真分析,通过对比两种冷却结构的冷却效果,选择了混合冷却结构作为电机的冷却系统。
通过仿真分析了流速对电机温升的影响,并根据仿真结果确定了混合冷却结构最佳的入口风速以及水速,证明了混合冷却结构的有效性,为轴向磁通永磁电机的冷却系统设计提供了一定的参考。
【总页数】6页(P11-15)
【作者】姜明盛;张志锋;武岳;赵国新
【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】TM351
【相关文献】
1.基于计算流体力学的非晶合金轴向磁通永磁电机冷却系统设计
2.高频非晶合金轴向磁通永磁电机不同冷却方案温度场分析
3.混合励磁轴向磁场磁通切换型永磁电机特性分析与试验研究
4.车用轴向永磁混合励磁发电机结构设计
5.混合电动汽车用磁通切换型永磁电机冷却结构分析
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高速电机发展与设计综述
高速电机发展与设计综述张凤阁;杜光辉;王天煜;刘光伟【摘要】对高速电机的发展现状进行了分析,总结了现有不同类型高速电机的极限指标,详细论述了高速电机的结构与设计特点,包括定子设计、不同类型转子结构设计、转子系统动力学分析以及轴承选型和冷却系统设计等,最后论述了高速电机发展所面临的问题,展望了高速电机的发展趋势.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2016(031)007【总页数】18页(P1-18)【关键词】高速电机;转子强度;冷却系统;高速轴承;电机设计【作者】张凤阁;杜光辉;王天煜;刘光伟【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;沈阳工程学院机械工程学院沈阳 110136;沈阳工业大学电气工程学院沈阳 110870【正文语种】中文【中图分类】TM355高速电机具有体积小、功率密度大、可与高速负载直接相连、省去传统的机械增速装置、减小系统噪音和提高系统传动效率等特点[1-3]，在高速磨床、空气循环制冷系统、储能飞轮、燃料电池、天然气输送高速离心压缩机以及作为飞机或舰载供电设备的分布式发电系统等领域具有广阔的应用前景[4-6]，目前已成为国际电工领域的研究热点之一。
高速电机的主要特点是转子速度高、定子绕组电流和铁心中磁通频率高、功率密度和损耗密度大[1]。
这些特点决定了高速电机具有不同于常速电机特有的关键技术与设计方法。
高速电机的转子速度通常高于10 000 r/min，在高速旋转时，常规叠片转子难以承受巨大的离心力，需要采用特殊的高强度叠片或实心转子结构[7，8]；对于永磁电机来说，转子强度问题更为突出，因为烧结而成的永磁材料不能承受转子高速旋转产生的拉应力[9]，必须对永磁体采取保护措施；转子与气隙高速摩擦，在转子表面造成的摩擦损耗远大于常速电机，给转子散热带来很大困难；为了保证转子有足够的强度，高速电机转子多为细长型，因此与常速电机相比，高速电机转子系统接近临界转速的可能性大大增加，为了避免发生弯曲共振，必须准确预测转子系统的临界转速；普通电机轴承无法在高速下可靠运行，必须采用高速轴承系统。
文献综述---基于嵌入式系统的永磁同步电机控制系统设计与实现
本科毕业设计文献综述题目: 基于嵌入式系统的永磁同步电机控制系统设计与实现基于嵌入式系统的永磁同步伺服电机控制系统设计与实现摘要：本文首先介绍了同步电机的概述，发展现状，工作原理和伺服系统的模型。
然后介绍了矢量控制的基本思想和基本原理。
本文重点分析了变结构滑模控制系统，包括滑模面的研究，以及趋近律的设计。
最后简单提了下永磁同步电机的发展前景。
关键字：同步电机，矢量控制，滑模控制，变结构。
1 永磁同步电机简介1.1 永磁同步伺服电机概述同步电动机的转速是由定子电流交变频率和极对数决定的[1]。
在电励磁的同步电动机中，允许电动机在任何功率因数下工作。
自控式调频方法从根本上解决了振荡、失步问题。
因此，同步电动机变频调速的应用范围越来越广阔，在电气传动领域里占有相当大的比重。
随着电机制造与控制技术的飞速发展，加之大规模集成电路、半导体功率器件和微处理器技术的进步，伺服技术作为自动化的基础技术，有了革命性的进步。
再加上永磁铁的加入，使得电机的效率更高，体积更小，永磁同步电机的特点是用永磁体取代绕线式同步电机转子中的励磁绕组，从而省去了励磁线圈、滑环和电刷。
因此永磁伺服电机得到了广泛的发展和应用。
20世纪80年代以来，具有高磁能积（Br ≥1T,Hc≥80kA/m）、价格低廉的钕铁硼（NdFeB）永磁材料的出现，使永磁同步电动机得到了很大的发展，世界各国（以德国和日本为首）掀起了一股研制和生产永磁同步电动机及其伺服控制器的热潮,尤其在数控机床，工业机器人等小功率的应用场合，永磁同步伺服电机是主要发展趋势。
1.2永磁同步电机伺服系统的国内外发展现状最早对永磁同步电机的研究主要集中在固定频率供电的永磁同步电机运行特性方面，尤其是对稳态特性和直接起动性能方面的研究。
从80年代开始，国外开始对逆变器供电的永磁同步电动机进行研究。
逆变器供电的永磁同步电机与直接起动的永磁同步电机的结构基本相同，但在大多数情况下无阻尼绕组。
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沈阳工业大学科技成果——高性能交流永磁伺服电动机
成果简介
本项目针对目前国内高性能伺服电机研发的瓶颈问题，从极槽配合技术、永磁体结构型式的优化设计、电磁计算方法、软件工程、试验方法等方面进行了攻关。
开发的110SJT、130SJT、175SJT系列电机转矩波动小于2.5%；电机采用高精度轴承和转子高精度动平衡工艺，低速运行平稳，高转速时运行可靠，噪声小振动低；过载能力达3倍以上；产品寿命长，性价比高。
永磁伺服电机
本课题的研究成果不仅能够打破国外对高端交流永磁伺服电机技术的垄断，形成具有自主知识产权的交流永磁伺服电机和主轴电机技术，而且随着电机生产线的建立，对于推动我国就业和经济发展都起着重要作用。
学科领域电气工程
服务领域装备制造业
应用范围
交流永磁伺服电机主要配套数控机床设备，如数控车床、数控铣床、加工中心等数控机床以及工业机器人、工业装备等场合。
技术特性
（1）110SJTG系列4个规格1.3kW、1.7kW、2.1kW、2.5kW，额定转速4000r/min；最高转速5000-6000r/min；过载能力＞3倍；转矩波动＜3%。
（2）130SJTG系列3个规格2.1kW、4.2kW，额定转速4000r/min；最高转速5000r/min；过载能力＞3倍；转矩波动＜3%。
（3）175SJTG系列4个规格4.5kW、7kW、9.5kW、12kW，额定转速3000r/min；最高转速4000-4500r/min；过载能力＞3倍；转矩波动＜3%。
获奖情况2007年获辽宁省科技进步二等奖
技术水平国际先进
生产使用条件国内各类中小型电机厂均可生产
市场经济效益预测
该类产品市场需求量很大，仅在数控机床行业，年需求永磁伺服电机在50万台左右。
而且国内工业机器人未来三年复合增长率将达到40%，工业机器人市场高增长带动伺服系统市场规模不断上升。
由于永磁伺服电机属高附加值产品，投资回报率较高，预计可达25%以上。
典型应用案例
该项目产品已在广州数控有限公司规模生产。
伺服产品主要配套
于公司的CNC数控系统、工业机器人等整套产品向国内外销售，还兼一些自动化方向的伺服产品销售。
伺服电机产销量超过20万台，目前国内数控类伺服产品市场占有率近50%，广州数控的伺服电机产品具有性能强、价格廉、性价比高等优势，在国内同类产品中处于领先优势。
同时本项目在关键技术方面的技术成果在浙江和超电机股份有限公司及广东开平新东亚电机有限公司成功应用。