EMCM：低速大转矩永磁直驱电机在索道上的应用
永磁直驱电动机在矿山运输系统上的应用
永磁直驱电动机在矿山运输系统上的应用发表时间：2020-12-02T05:37:38.002Z 来源：《中国科技人才》2020年第22期作者：逯倩倩[导读] 永磁直接传动（PMDD）是一种由永磁电动机直接驱动的新型传动技术，又称无齿传动系统。
山东能源重装集团鲁南装备制造有限公司山东省泰安市 271222摘要：永磁直接传动（PMDD）是一种由永磁电动机直接驱动的新型传动技术，又称无齿传动系统。
无齿轮传动系统采用永磁直接驱动电动机与负载传动轴直接连接，省去了传统的齿轮箱元件。
目前，减速器的齿轮箱极易超载，损坏率高，地下设备安装空间狭小，复杂庞大的齿轮传动系统维护保养十分不便。
无齿轮箱直接传动能有效减少齿轮箱磨损引起的机组故障，提高系统的可靠性和寿命，降低维修成本，因此越来越受到矿山运输系统的关注。
关键词：永磁直驱电动机；运输系统；应用1 直驱永磁电动机概述1.1 直驱技术分析通常情况下，直驱技术主要指的是将一个相对复杂的多级转换系统简化成一个更简单直接的驱动系统，即把一个或者多个低效系统变成单个效率较高或者几个低效率相乘的高效系统。
1.2 主要的性能直驱永磁电动机技术主要是通过永磁电动转速和电源的频率确保维持在一种稳定恒久的状态，可以对变频调速控制系统进行有效的简化，使调速范围更加宽阔，提升调速精度，同时也可以制作成多级而且低速、大功率的电动机，消齿轮箱皮带轮等相关传动系统可有效实现直接驱动。
1.3 重要优势直驱永磁电动机有着十分明显的应用优势，具体而言，主要体现在以下几个方面。
1.3.1 更加节能降耗直驱永磁电动机技术以永磁电动机直接驱动负载运转技术为基础，在具体的运作过程中并没有中间层面的机械传动环节，这个驱动系统由永磁同步电动机和变频器互相融合共同作用，从而充分发挥动力传递的作用，有效省略和简化了减速机等机械，可以使整体的传动效率得到显著提升。
同时，进一步降低驱动系统的整体体积，在更大程度上有效提升传输效率，充分实现节能降耗。
皮带机驱动系统改造方案报告
驱动系统是带式输送机最重要的部件。然而，由于调速型液力耦合器为工业通用性产 品，不是使用在带式输送机上的专用产品，对大功率长距离带式输送机采用调速型液力耦 合器驱动的控制没有达到较为满意的性能指标及精度要求，在大功率长距离带式输送机上 应用还不多。CST 驱动装置的调速系统与减速器合为一体，体积大，安装不便；在高速轴 上配置逆止器、制动器困难；系统为机、电液一体化，复杂且维护困难，备品备件依赖进 口，后期运行成本高、经济性差。在带式输送机软启动方案中采用调速型液力耦合器调速 和 CST 可控启动传输系统，基本能满足软启动的要求，但工作可靠性、调速性能、功率平 衡性能、速度同步性能等均不理想，且体积重量大，安装调试不便，维护费用高。
4 成功案例 ............................................................................................................................................ 7 4.1 改造方案 ............................................................................................................................................... 7 4.2 改造前后对比 ....................................................................................................................................... 7 4.3 综合节能分析 ....................................................................................................................................... 8 4.4 改造结论 ............................................................................................................................................... 9
电动汽车用异步电动机低速转矩最大化
Induction motor for electric vehicle (EV) often encounters low speed and heavy load
conditions such as climbing slope. In such cases, the maximum torque constrained by inverter current is very important, especially for low voltage and large current induction motor. From steady circuit of induction motor a current constrained torque maximization model was constructed based on a nonlinear magnetizing inductance. Analysis of this model indicates that the optimization problem can be simplified into a one-dimension searching problem. A classical searching method was used to get the solutions in low speed range. The calculation results of an actual induction motor and theoretical analysis show that the torque, teeth flux density and slip frequency of all the torque maximization points nearly keep constant, and the fairly saturated magnetic field results in severe nonlinearity. When the nonlinear magnetizing inductance is applied to an improved space vector pulse width modulation
永磁电机在风力发电系统中的应用及其发展趋向
永磁电机在风力发电系统中的应用及其发展趋向永磁电机是一种利用永久磁体产生磁场的电机，相比传统的感应电机，永磁电机具有体积小、重量轻、效率高、响应速度快等优点，因此能够更好地适应风力发电系统的需求。
在风力发电系统中，永磁电机主要用于驱动风力发电机组的风轮，将风能转化为机械能，从而驱动发电机发电。
在此过程中，永磁电机能够通过控制转速和输出功率，实现对风能的高效利用，提高风力发电系统的整体效率。
而随着科技的不断进步和创新，永磁电机在风力发电系统中的应用也得到了不断的优化和升级。
一方面是永磁材料的不断发展，使永磁电机的磁场性能得到了显著提升，提高了电机的输出功率密度和转矩密度，同时也降低了电机的体积和重量；另一方面是电力电子技术和控制技术的不断成熟，如采用了矢量控制、直接转矩控制等先进的控制策略，使永磁电机在不同负载和工况下都能够实现高效稳定的运行。
在风力发电系统中，永磁同步发电机（PMSM）和永磁直驱发电机（PMSG）是常见的两种永磁电机类型。
PMSM是指永磁同步发电机，在风力发电系统中常用于中小型风力发电机组，由于其结构简单、成本低廉，被广泛应用于家用风力发电系统和分布式风力发电系统中。
而PMSG则是指永磁直驱发电机，因其无需传动装置直接驱动发电机发电，具有转速稳定、噪音低、故障率低等优点，因此常用于大型风电场的大功率风力发电机组中。
未来，随着风力发电技术的不断完善和风力发电市场的不断扩大，永磁电机在风力发电系统中的应用将继续得到推广和深化。
永磁电机的技术水平将不断提高，在材料、结构、制造工艺等方面进行不断创新，以提高电机的功率密度、效率和可靠性，降低成本。
永磁电机与风力发电系统的一体化设计将更加深入，以提高整体系统的集成度和性能，优化系统的运行效率和经济性。
永磁电机将更多地结合新型的能量存储和智能控制技术，实现对风能的更加智能化和精细化的管理，进一步提高风力发电系统的可靠性和稳定性。
永磁电机作为风力发电系统的重要组成部分，其在风力发电系统中的应用前景十分广阔。
永磁同步电机直接转矩控制调速系统
永磁同步电机直接转矩控制调速系统涂小卫;杨影;陈鑫;俞志轩【摘要】永磁同步电机(PMSM)调速系统已广泛应用于各个领域.设计了以新型数字信号处理(DSP)芯片TMS320F28335为核心,直接转矩为控制策略的PMSM调速系统.阐述了PMSM传统直接转矩控制的原理和实现方法,并采用截止频率随转速同步修改的低通滤波器(LPF)估算定子磁链和软件零矢量起动限流方案.仿真和试验结果均表明,该方案解决了起动过流问题,系统具有控制结构简单,动态性能好,改善了低速性能等优点.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2013(040)010【总页数】5页(P17-21)【关键词】永磁同步电机;直接转矩控制;低通滤波器;调速系统【作者】涂小卫;杨影;陈鑫;俞志轩【作者单位】上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072【正文语种】中文【中图分类】TM301.20 引言交流调速系统具有调速精度高、调速范围广、响应速度快、过载能力强、节能显著等优点，已广泛应用于电力、运输、制造等国民经济领域。
永磁同步电动机(PermanentMagnetSynchronous Motor，PMSM)具有结构简单、运行可靠、易维护、体积小、质量轻、效率高等优点，在各个领域得到了广泛应用，因此研究高性能的交流调速系统具有十分重要的现实意义[1]。
结合电机控制专用浮点型数字信号处理(DSP)芯片TMS302F28335，设计了PMSM的直接转矩控制系统，采用截止频率随转速同步修改的低通滤波器(Low Pass Filter，LPF)估算定子磁链。
在系统中采用了一种简单有效的零矢量电流限幅措施解决起动过流，该系统具有控制结构简单，动态性能好，改善了低速性能等优点。
1 PMSM直接转矩控制原理1.1 PMSM数学模型图1 PMSM在不同坐标下的矢量图PMSM不同坐标系下的矢量图如图1所示，转子同步旋转的dq坐标系，d轴正方向为转子磁链方向;定子同步旋转的xy坐标系，x轴正方向为定子磁链方向;两相静止坐标系αβ，α轴正方向与电机A轴重合。
219334124_索道永磁直驱电动机转子静动态特性分析
索道永磁直驱电动机转子静动态特性分析张 洋1 黄越峰1 黄 山1 徐陈夏2 吴鹏涛21北京起重运输机械设计研究院有限公司 北京 10007 2宁波菲仕技术股份有限公司 宁波 31500摘 要：客运索道是旅游景区和滑雪场的重要基础设施，随着技术的发展，永磁直驱系统越来越多的应用到索道领域中，其相比传统的电动机—减速器驱动技术具有噪声低、效率高等优点。
在永磁直驱电动机的设计中，转子是其重要的组成部件，转子的强度和刚度对电动机性能有重要影响。
文中对永磁直驱技术进行了介绍，重点对电动机转子进行了静动态特性分析，以及单边磁拉力对主轴的影响，并介绍了永磁体材料的选择，为永磁直驱电动机的设计和使用提供参考。
关键词：客运索道；永磁电动机；直驱系统；转子中图分类号：TH235 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2023）10-0047-06Abstract: Passenger ropeway is an important infrastructure in tourist attractions and ski resorts. With the development of technology, permanent magnet direct drive system is more and more widely used in ropeway field. Compared with the traditional motor-reducer drive technology, permanent magnet direct drive system has the advantages of low noise and high efficiency. In the design of permanent magnet direct drive motor, the rotor is an important component, and the strength and stiffness of the rotor have an important influence on the performance of the motor. In this paper, the permanent magnet direct drive technology was introduced, focusing on the static and dynamic characteristics of the motor rotor and the influence of unilateral magnetic pull on the spindle, and the selection of permanent magnet materials was also introduced, which provides reference for the design and use of permanent magnet direct drive motor.Keywords:passenger ropeway; permanent magnet motor; direct drive system; rotator0 引言客运索道是一种现代化、舒适、快捷的交通设施，其原理是应用钢丝绳支承、牵引运载工具，以适应复杂地形、跨越山川、克服地面障碍物，是旅游景区和滑雪场的重要基础装备，已纳入国家鼓励类产业目录。
「全面」永磁同步电机的原理、优势及其应用案例，这份干货请收好
「全面」永磁同步电机的原理、优势及其应用案例，这份干货请收好目前我国电动机保有量大、消耗电能大、设备老化且效率较低，已完全进入了更新换代的时期，而永磁同步电动机(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。
永磁同步电机基本原理＊电机是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换的电磁装置。
＊在电机内建立进行机电能量转换所必需的气隙磁场，可有两种方法：一种是在电机绕组内通入电流来产生磁场，如普通的直流电机、同步电机和异步电机等；另一种是由永磁体来产生磁场，即永磁同步电机。
＊从基本原理来讲：永磁同步电机与传统电励磁同步电机是一样的，其唯一区别在于，传统的电励磁同步电机是通过在励磁绕组中通入电流来产生磁场的，而永磁同步电机是通过永磁体来建立磁场的。
由此，引起了两者分析方法上的差异。
永磁同步电机的优势1、效率高、更加省电a、由于永磁同步电机的磁场是由永磁体产生的，从而避免了通过励磁电流来产生磁场导致的励磁损耗（铜耗）；b、永磁同步电机的外特性效率曲线相比异步电机来说，它在轻载时效率值要高很多，所以这是永磁同步电机在节能方面，相比异步电机最大的一个优势。
通常电机在驱动负载时，很少情况是在满功率运行，这是因为：一方面用户在电机选型时，一般是依据负载的极限工况来确定电机功率，而极限工况出现的机会是很少的，同时，为防止在异常工况时烧损电机，用户也会进一步给电机的功率留裕量；另一方面，设计者在设计电机时，为保证电机的可靠性，通常会在用户要求的功率基础上，进一步留一定的功率裕量，这样导致在实际运行的电机90%以上是工作在额定功率的70%以下，特别是在驱动风机或泵类负载，这样就导致电机通常工作在轻载区。
对异步电机来讲，其在轻载时效率很低，而永磁同步电机在轻载区仍能保持较高的效率，其效率要高于异步电机20%以上。
c、由于永磁同步电机功率因数高，这样相比异步电机而言其电机电流更小，相应地电机的定子铜耗更小，效率也更高。
智能永磁直驱系统在长城五矿带式输送机中的应用
智能永磁直驱系统在长城五矿带式输送机中的应用
智能永磁直驱系统是一种新型的输送机驱动系统，通过采用永磁同步电机替代传统的
涡流制动器和减速机，实现了带式输送机的直接驱动，从而达到提高输送效率、降低能耗、减少维护成本的目的。
在长城五矿带式输送机中应用智能永磁直驱系统，可以有效提升输
送机的性能和可靠性，下面将详细介绍其应用。
智能永磁直驱系统在长城五矿带式输送机中的应用能够提高输送效率。
传统的带式输
送机通常采用传动轴连接电机和减速机，然后再通过链轮传动到输送带上，这种传动方式
存在传动损失大、效率低的问题。
而智能永磁直驱系统采用永磁同步电机，不需要减速机，直接驱动输送带，省去了传动链的中间环节，从而减少了传动损失，提高了输送效率。
智
能永磁直驱系统具有自动调速功能，可以根据实际输送需求自动调节电机的转速，从而使
输送机的输出能耗更加合理。
智能永磁直驱系统在长城五矿带式输送机中的应用能够降低能耗。
智能永磁直驱系统
的永磁同步电机具有高效、节能的特点，与传统的异步电机相比，其效率更高，能源利用
率更高。
根据实际数据，智能永磁直驱系统能够节省20%以上的电能，大大降低了输送机
的能耗水平。
长期运行下来，这将为企业节约大量的能源成本，具有较高的经济和环境效益。
智能永磁直驱系统在长城五矿带式输送机中的应用具有提高效率、降低能耗和减少维
护成本的优势。
通过引入智能永磁直驱系统，可以使输送机的运行更加高效、经济，对于
提升企业的生产效率和竞争力具有重要意义。
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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
常维护提供了方便，同时与直接驱动电机配套的变频器功率降低，电气控制柜尺寸减小，控制室更加宽敞。
3）控制精度提高
直接驱动消除了传统齿轮减速器的传动间隙，使系统的传动控制误差降低，从而降低了系统的结构谐振频率，被控量的误差得到有效控制，系统增益提高。
4）可靠性高，减少维护
由于省略了减速器，繁琐的减速器维护工作不复存在。
紧急驱动通常由辅电机直接啮合在大轮上，确保在紧急情况下也能启动索道。
同时，作为动力源的直接驱动电机通常为永磁同步电机，其维护工作量极低。
5）运转平稳，噪声低
采用直接驱动极大地降低了低速运行时的站内振动，因此站房内更加安静，与传统驱动模式相比，站房内噪声可降低15 dB 以上。
由于变频器功率降低，电气柜所在的控制室也更加安静。