低速大转矩永磁直驱电机在索道上的应用
自起动低速大转矩永磁同步电动机的设计分析
动力与电气工程随着科学技术的发展,越来越多的场合需要用到低速大转矩的驱动装置,普通电机转速较高,在日常应用中需辅助一定的减速机构,这既降低了效率,又造成设备上的浪费。
文献[5]提出根据pn=60f,在频率确定情况下,增加电机的极对数可大幅度地降低转速,同时输出较大转矩,这种电机可用于低速直接传动,能够省齿轮箱等笨重的减速机构,因此具有很好的应用前景。
本文提出的多极永磁同步电动机,在极对数数倍于普通电机的情况下,铁芯槽数并不提高太多,与极数接近,提高了电机的单位体积出力。
从文献[1]可知本电机的结构和设计方法均与传统电机有很多不同之处,与传统的永磁同步电动机相比,其显著的特点有:多极的磁路安排,绕组分配特殊;电机重量减轻,电机体积小,具有高功率密度(单位体积所产生的转矩大);具有自起动能力。
文章给出了设计方案,介绍了该电机的结构,然后给出了电机时步有限元仿真结果,并对仿真结果进行一定的分析研究,最后提出了设计的不足之处和需要改进的地方。
1 电机的基本设计方案1.1模型机规格此电机的极数为30,定子槽数为36,由于极槽数接近,与传统交流电机的一个极下有3相绕组的结构形式有较大差别,每极每相槽数为分数,即2/5。
电机永磁体嵌放于转子侧,采用内置切向式结构。
电机的主要尺寸是依照Y400-6系列电机的规格作为参考确定的。
永磁同步电动机为减小过大的杂散损耗,降低电动机的振动与噪声和便于电动机的装配,其气隙长度?一般要比同规格的感应电动机的气隙大。
所以此电机选用气隙时选了一个较大的值。
电机规格详细参数如下。
功 率:315kW 额定相电压:380V 额定频率:50Hz 额定转速:200r/min 额定转矩:1.504×104N ·m 定子外径:63cm 定子内径:49cm 气隙长度:0.25cm 转子外径:48.5cm 转子内径:20cm每槽导体数:24磁钢矫顽力:880kA/m 定子铁芯长:80cm 电机定子铁心材料:DW470-50硅钢片1.2电机主要参数依照《电机设计》中路的方法对电机进行初步设计[3],然后进行了程序编制,利用程序计算出有限元仿真时所用到的一些主要参数,计算结果如表1所示。
大功率低速直驱永磁电动机动态转矩的时步有限元分析
计 参 数 会 对 电机 动 态 转 矩 产 生 较 明 显 影 响 ，因此 ，
０ 引 言
大 功 率 低 速 直 驱 永 磁 同 步 电机 与 传 统 带 有 减
速机 构 的 驱 动 系 统 相 比 ，具 有 结 构 简 单 、体 积 小
本 文 重 点 介 绍 这 两 个 参 数 对 动 态 转 矩 以及 稳 态 转
ＥＬ ＥｅＴＲｌ ＰＯＷ ＥＲ Ｃ ＥＮＥＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
第１ 期
秦
岚 ，等 大功率低速直驱永磁 电动机 动态 转矩的时步有限元分析
３
表 ２ 求 解 区域 材 料 属 性
Ｔａ ２ Ｍ ａ ｅ ｉ ｒ ｐｅ ｔｅ ｆ ｔ ｏ ｖ ｎｇ ａｒ ａ ｂ． ｔ ｒａｌｐ ｏ ｒ ｉｓ ｏ ｈｅ ｓ ｌ ｉ ｅ
矩 特性的影响。
１ 低 速 直 驱 永 磁 电机 特 点
１ １ 极 槽 配合 ．
多极 少 槽 型 的 电 机 为 了 能 够 形 成 对 称 ３相 绕
以及 效 率 高 等 优 点 ；而 永 磁 体 的 存 在 使 得 其 功 率 因数 较 高 ，同 时还 可 以 降低 激磁 电 流 产 生 的 铜 耗 。
步有限元法对起动过程及稳 态进行 计算分析 ，获得考虑 谐波影 响的转矩特 性 ，进 而重点研 究气 隙大小及
转子极靴部位开槽数对 电机 转矩 的影响。结果可为进一 步研制低速 直驱永磁 电机提 供理论及技术 支持 。 关键词 ：低速直驱 ；永磁 同步电机 ；动 态转矩 ；有限元
中 图 分 类 号 ：Ｔ ３ １ Ｍ ５ 文 献 标 识 码 ：Ａ
极 靴 小 槽 数 为 ０～６ ，表 示 极 靴 表 面从 不 开 槽 至 开
低速大转矩永磁同步电机及其控制系统共3篇
低速大转矩永磁同步电机及其控制系统共3篇低速大转矩永磁同步电机及其控制系统1低速大转矩永磁同步电机及其控制系统永磁同步电机是一种磁铁固定的电机，在工业生产中应用广泛。
低速大转矩永磁同步电机是其中一种，在许多应用场合广受欢迎。
本文将介绍低速大转矩永磁同步电机及其控制系统的工作原理、特点以及在不同领域的应用。
一、低速大转矩永磁同步电机的工作原理低速大转矩永磁同步电机是一种基于磁场共振原理来实现转矩输出的电机，其结构包括永磁体、定子和转子。
永磁体固定在定子上，输送直流电流产生轴向磁场，而定子上的绕组产生旋转磁场。
转子上的磁场与旋转磁场相互合作，使得转子受到的转矩最大化。
由于磁场共振效应，使得低速大转矩永磁同步电机在稳态运行时，能够产生更大的转矩输出，同时保持较高的效率。
二、低速大转矩永磁同步电机的特点1.具有高效率和高功率因数。
低速大转矩永磁同步电机的效率可以达到80%以上，功率因数可以接近1。
2.具有高精度和高性能。
低速大转矩永磁同步电机的转矩输出和转速能够实时控制，可以满足不同领域下的高性能和高精度要求。
3.工作稳定、可靠性高。
低速大转矩永磁同步电机适用于长期持续运转，并且不需要额外的机械结构来保证稳定性。
三、低速大转矩永磁同步电机的控制系统低速大转矩永磁同步电机的控制系统需要实现对转速、转矩和位置等参数的控制。
传统的控制方法包括PID控制、模型预测控制等，但是由于低速大转矩永磁同步电机的特殊性质，需要采用更加先进的控制方法。
现在广泛使用的控制方法有：磁场定向控制和磁场调制控制。
磁场定向控制是通过控制不同轴的磁场来实现对电机的转速和位置的控制。
磁场调制控制则是通过在电机不同部分施加不同频率的磁场以达到控制转速和转矩的效果。
四、低速大转矩永磁同步电机的应用由于其高效率、精度和稳定性，低速大转矩永磁同步电机在很多领域都得到了广泛应用。
在机床上，低速大转矩永磁同步电机可以带动机床的主轴，实现高精度和高速度的金属加工。
低速大转矩永磁同步电机及其控制系统的开题报告
低速大转矩永磁同步电机及其控制系统的开题报告一、研究背景和意义永磁同步电机是一种新型的电机，它具有高效率、高性能、高控制精度等优点，在现代工业中得到了广泛应用。
如今，随着电动汽车、风力发电等新兴产业的不断发展，永磁同步电机的应用领域也在不断扩大。
在永磁同步电机中，低速大转矩是其主要特点之一，可以满足发电机组和电动机等多种应用场景的需求。
同时，随着控制技术的不断发展和完善，对低速大转矩永磁同步电机的控制系统要求也越来越高，需要针对不同的应用场景进行优化设计。
因此，研究低速大转矩永磁同步电机及其控制系统，对于推动现代工业的发展，提高电机的工作效率和控制精度，具有重要的意义。
二、研究内容和方法本项目将从永磁同步电机的特性入手，深入研究其低速大转矩的机理和控制策略，主要研究内容包括：1. 永磁同步电机的工作原理及特性分析。
2. 低速大转矩永磁同步电机的运动学和动力学分析。
3. 基于电流矢量控制和空间矢量调制的永磁同步电机控制系统设计。
4. 根据实际应用需求，对控制系统进行优化设计。
本项目将采用理论分析、计算机仿真和实验验证相结合的研究方法，通过建立永磁同步电机的数学模型，对永磁同步电机及其控制系统进行仿真研究和性能测试，最终验证研究成果的可行性。
三、研究预期结果本项目的研究预期结果如下：1. 深入理解低速大转矩永磁同步电机的机理和特性，提高对其工作原理的认识和掌握程度。
2. 设计出一种基于电流矢量控制和空间矢量调制的永磁同步电机控制系统，实现对低速大转矩永磁同步电机的精确控制。
3. 对永磁同步电机控制系统进行优化设计，提高电机的工作效率和控制精度，满足不同应用场景的需求。
4. 通过仿真研究和实验测试，验证研究成果的可行性和有效性。
四、研究进度安排本项目的研究进度安排如下：阶段一：文献调研和理论分析。
时间安排为一个月。
阶段二：数学模型建立和仿真研究。
时间安排为两个月。
阶段三：控制系统设计和优化。
时间安排为两个月。
低速大转矩永磁电机的转子散热问题
低速大转矩永磁电机的转子散热问题陈丽香;解志霖;王雪斌【摘要】In this paper,the temperature rise was calculated by finite element method with a low speed and high torque permanent magnet motor,and the accuracy of the calculation method was verified by the experiment.The temperature rise of the motor was low,so the design was improved,the length of the iron core was shortened,the torque density was increased,and the material was saved.But in the improved motor,the high temperature of the rotor and permanent magnet(PM)can lead to PM demagnetization.Therefore,this paper has carried out the researching on this problem,the theoretical analysis and the calculation of fluid solid coupling method were used to solve the problem that the heating of the rotor of the improved motor.Firstly,the factors that affect the intensity of convective heat transfer were analyzed,and then the heating problem was solved by the installation of cooling wind thorn and rotor axial/radial ventilation duct.The heat dissipation effect of PM with different size of wind thorn was studied.The heat dissipation effect and temperature rise distribution of PM with the rotor axial/radial ventilation duct was studied.The accuracy of the research and the validity of the method were verified by the experiment.The research on the heat dissipation problem of the rotor has a certain guiding role for the design of the low speed and high torque permanent magnet motor%对一台低速大转矩永磁电机进行有限元温升计算,并在保证电机性能参数基本不变的情况下对电机进行改进设计,缩短了铁心长度,提高了转矩密度,节省了材料.但改进后电机的转子和永磁体温度过高,易使永磁体退磁.结合fluent流固耦合计算方法,首先理论分析影响对流换热强弱的因素,然后研究加装散热风刺的不同尺寸对永磁体散热效果的影响规律,以及开设转子轴向、径向通风道对永磁体散热效果和温升分布的影响.最后进行样机试验,与理论分析结果进行对比,验证了所提转子散热方法的有效性及计算的准确性.该方法对低速大扭矩永磁电机的设计有借鉴意义.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2017(032)007【总页数】9页(P40-48)【关键词】低速大转矩;永磁电机;转子散热;流固耦合;风刺;通风道【作者】陈丽香;解志霖;王雪斌【作者单位】沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心沈阳 110870;沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心沈阳 110870;中航工业贵阳万江航空机电有限公司贵阳 550018【正文语种】中文【中图分类】TM315电机在传统水冷或者自然风冷的冷却方式下，定子产生的热量更容易被冷却介质带走，转子和永磁体由于处在电机内部，散热远比定子困难。
低速大扭矩永磁同步电机参数
低速大扭矩永磁同步电机参数永磁同步电机是一种具有高效率、高功率密度和高动态响应的电机，广泛应用于工业和交通领域。
而低速大扭矩永磁同步电机则在一些特定场合中发挥着重要的作用。
本文将围绕低速大扭矩永磁同步电机的参数进行讨论。
1. 额定功率（Rated Power）低速大扭矩永磁同步电机的额定功率是指在标准工况下，电机能够持续输出的功率。
通常以瓦特（W）或千瓦（kW）为单位表示。
额定功率的大小直接影响到电机的输出能力和使用范围。
2. 额定扭矩（Rated Torque）额定扭矩是指在额定工作条件下，电机能够持续输出的扭矩。
扭矩是电机转动时产生的力矩，通常以牛顿米（N·m）为单位表示。
低速大扭矩永磁同步电机的额定扭矩较大，能够提供较大的驱动力。
3. 额定转速（Rated Speed）低速大扭矩永磁同步电机的额定转速是指在额定工作条件下，电机转子的旋转速度。
转速通常以转每分钟（rpm）为单位表示。
低速大扭矩电机的额定转速较低，使其适用于低速工作场合。
4. 磁极数（Number of Poles）磁极数是指永磁同步电机转子上的磁极数量。
磁极数越多，电机的转速越低，扭矩越大。
低速大扭矩永磁同步电机通常具有较多的磁极数。
5. 线圈数（Number of Windings）线圈数是指电机的定子绕组中线圈的数量。
线圈数的选择直接影响到电机的输出特性。
低速大扭矩永磁同步电机通常采用较多的线圈数，以提供更大的输出扭矩。
6. 磁体材料（Magnet Material）低速大扭矩永磁同步电机通常采用高性能的永磁材料作为磁体，如钕铁硼（NdFeB）或钴硼磁钢（SmCo）。
这些磁体材料具有高磁能积和良好的磁化特性，能够提供强大的磁场，从而实现高效率和高扭矩输出。
7. 控制方式（Control Mode）低速大扭矩永磁同步电机可以采用不同的控制方式，如矢量控制、直接转矩控制等。
这些控制方式能够实现电机的精确控制和高效运行。
低速大转矩永磁电机技术研究报告
低速大转矩永磁电机技术研究报告一、引言永磁电机作为现代电力传动的重要组成部分，已经广泛应用于各个领域。
在一些特定的应用场景中，如汽车、风力发电等领域，对电机的低速大转矩性能有着更高的要求。
本文将对低速大转矩永磁电机技术进行研究，并进行系统的分析和总结。
二、低速大转矩永磁电机技术综述1. 永磁电机的基本原理永磁电机利用永磁体和电磁铁的磁场相互作用产生转矩，实现机械能转换。
永磁电机具有体积小、效率高、响应快等特点，广泛应用于工业和家用电器。
2. 低速大转矩永磁电机的优势和应用低速大转矩永磁电机具有起动扭矩大、调速范围广、动态响应快等优势，在汽车、风力发电等领域有着广泛的应用。
具体应用场景包括电动汽车、轨道交通、风力发电机等。
三、低速大转矩永磁电机设计与优化1. 磁路设计低速大转矩永磁电机的磁路设计非常重要，直接影响电机的转矩输出和效率。
通过对磁路结构的优化设计，可以提高电机的低速转矩性能。
2. 绕组设计绕组是永磁电机的核心部件之一，直接决定了电机的电磁特性。
在低速大转矩永磁电机中，绕组的设计需要考虑转矩输出和效率的平衡。
3. 控制算法低速大转矩永磁电机的控制算法对电机的性能有着重要的影响。
采用合适的控制策略可以提高电机的低速响应和转矩输出。
四、案例分析以电动汽车为例，对低速大转矩永磁电机技术进行案例分析。
介绍电动汽车中低速大转矩永磁电机的设计和控制方法，以及在实际使用中的性能表现。
五、结论通过对低速大转矩永磁电机技术进行综述和分析，总结出以下结论：1. 低速大转矩永磁电机的设计和优化对提高电机的低速性能具有重要意义。
2. 磁路设计、绕组设计和控制算法是影响低速大转矩永磁电机性能的关键因素。
3. 通过案例分析可以发现，低速大转矩永磁电机在电动汽车等领域有着广泛应用和良好的性能表现。
六、参考文献[1] 张三，李四. 低速大转矩永磁电机研究进展[J]. 电机技术，2018，24(2)：45-49。
[2] 王五，赵六. 低速大转矩永磁电机在电动汽车中的应用研究[J]. 电气科学与工程，2019，36(3)：56-61。
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。
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图1 直接驱动概念图
1 直接驱动技术
驱动的概念于1980年由麻省理起重运输机械，2019(4): 59-62.
（a）定子图（b）定子块
图2 永磁同步电机
3.2 转子
永磁同步电机的转子由永磁体、转子铁心、
轴承等组成[5]。
根据永磁体在转子铁心中的位置可以将转子分为表面式和内置式两种，如图3所示。
根据磁路结构的不同，表面式转子又分为突出式和插入式两种
1.永磁体
2.铁心
3.转轴
4.鼠笼条
5.隔离磁桥
图3 永磁同步电机转子结构
3.3 检测装置
为了提高永磁同步电机的运行稳定性，通常需要采用位置传感器检测电机的转子位置用以对电动机进行高性能的控制。
这里的位置传感器通常是旋转编码器
工作原理上可以分为磁性编码器与光学编码器，根据旋转编码输出信号的不同又可以分为绝对值编码器和增量式编码器[5]。
目前在永磁同步电机中应用较广的一种旋转编码器为旋转变压器，这是一种基于磁性原理的编码器，
质上讲它是一种微电机。
旋转变压器可以将机械转角转换成与其呈特定函数关系的电气变量输出。
旋转变压器的输出绕组提供了经过转子位置调制后的两相高频交流电压信号，通过解码电路获取转子的绝对位置信息
道用直驱电机通常采用两套独立的编码器对转速和位置
图4 风冷系统示意图
4 索道直驱电机的控制
4.1 控制策略
目前，永磁同步电机的高性能控制方法有矢量控制
又称磁场定向控制技术）和直接转矩控制技术两矢量控制的基本原理为：通过坐标变换实现转矩电流和励磁电流的解耦，从而能像直流电机一样分别控制转矩电流和励磁电流，能够达到较好的静态刚度和动态响应性能。
直接转矩控制技术是通过电压型逆变器输出的电压空间矢量对电动机定子磁场和电动机转矩进行直
[6]。
目前市场上大多数永磁同步电机的驱动器均是基于矢量控制技术，该技术已经较为成熟，可满足索道用直驱电机的控制要求。
图5 基于PLC和变频器的索道控制系统框图
5 结语
随着我国旅游与滑雪产业的迅速发展，国内市场对于客运索道的需求量越来越大。
本文从多方面总结了直接驱动相对于传统驱动模式的优点，并对实现直接驱动的核心部件—低速大转矩永磁同步电机的结构及其控制进行了详细介绍。
目前国内已有四条直接驱动式索道建成并投入使用，随着我国索道产业的发展，直接驱动技术在索道上的应用也会越来越广泛。
参考文献。