名师推荐永磁电机设计
油井 永磁无刷直流电机 结构设计
油井永磁无刷直流电机结构设计
永磁无刷直流电机的结构设计是非常复杂的，主要涉及到极对数、定子绕组、转子绕组、定子磁铁、转子磁铁、滑环等部件的设计。
1、极对数：极对数是指永磁无刷直流电机的极数，一般来说，极数越多，电机的功率越大，但是极数越多，电机的制造成本也会更高。
2、定子绕组：定子绕组是指定子磁铁的绕组，它是由铜线绕
制而成，它的绕组方式及绕组数量直接影响电机的性能。
3、转子绕组：转子绕组是指转子磁铁的绕组，它也是由铜线
绕制而成，它的绕组方式及绕组数量也直接影响电机的性能。
4、定子磁铁：定子磁铁是指定子绕组围绕的磁铁，它的磁路
设计直接影响电机的性能。
5、转子磁铁：转子磁铁是指转子绕组围绕的磁铁，它的磁路
设计也直接影响电机的性能。
6、滑环：滑环是指定子磁铁和转子磁铁之间的滑环，它是由
磁性材料制成，它的设计可以改善电机的性能。
电动汽车用永磁同步电机的设计及优化
电动汽车用永磁同步电机的设计及优化下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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永磁电机 设计 书籍
永磁电机设计书籍
《现代永磁电机:理论与设计》是沈阳工业大学特种电机研究所近十几年来从事永磁电机研究和开发的科研成果的整理和总结，阐述了近年来形成的适于运用计算机的永磁电机研究分析方法，以等效磁路解析求解为主，结合电磁场数值计算等现代设计方法。
该书分析了多种基本类型现代永磁电机的运行原理、结构、计算方法和设计特点，并以钕铁硼永磁电机为重点，但其基本内容同样适用于铝镍钴永磁、铁氧体永磁等其他永磁电机。
如果你想了解更多关于永磁电机设计的书籍，可以继续向我提问。
轴向永磁电机的设计方法
轴向永磁电机的设计方法轴向磁通永磁电机的电磁设计J.R. Bumby,R.Martin,M.A Mueller,E.Spooner,N.L.Brown and B.J. Chalmers 摘要：一般，轴向磁通发电机提供了在无槽磁域计算的分析方法。
最基本的构建块是电流片在两片无限渗透的铁表面产生的矢量。
通过对磁体周围的电流和集成磁体的厚度进行建模，可以发现矢量的电势和磁场与永磁体有关。
相比之下，定还有三维有限元的研究结果相比较，发现误差在5%之内。
此外，电动势，磁链和电感的测量已经在两个发电机上进行并且比较了有限元素和分析结果。
分析模型预测的电动势的误差在5%之内。
端绕组的环形电感，气隙和电枢绕组大大增加了总电感量使的解析模型预测的总电感量与测量结果的总电感量相差不到10%。
符号列表A 矢量势 Z 电枢绕组每圈的导体数B 磁通密度，T γ 电枢线圈之间的位移,m rem B 永磁体的漏磁，T 0μ 自由空间磁导率C 运行间隙，m λ 波长m D 平均内径，m p τ 级距E 电动势，V m τ 磁铁宽度H 磁场强度，A/m e σ，m σ 线圈的蔓延,电气或机械弧度 I 电流，A Φ磁通量 WbJ 电流密度，A/m2 ψ 磁链K 线性电流密度，A/mdn K n 倍的谐波分布的因素mag l k , 有效长度比率(见(26)m L 磁体径向长度、m N 谐波数c N 每电枢线圈匝数P 极对数i R 定子铁芯的内半径，mo R 定子铁芯的外半径，mRm 平均铁芯半径，mc t 铁芯厚度，mn u 2p n/λω 线圈宽度的平均半径,ma y 电枢厚度、mYm 磁体厚度，m1Y 电流片的位置2Y 转子与定子铁芯表面的距离eff Y 2 有效空隙1 引言广泛的可适用性和减少成本的高剩磁，钕铁硼永久磁铁使轴向电机替代了低收入和中等功率电动机和发电机的应用程序。
在许多情况下，特定转矩的轴向磁通电机比其径向磁通的更好【1,2】，而其几何尺寸可能会更与一般比例机械相容，无论是驱动或者是被电机驱动。
看看这三款永磁电机设计大师设计的永磁电机，对你有什么启发？
看看这三款永磁电机设计大师设计的永磁电机，对你有什么启发？王沈河的永磁电机王沈河设计并制造了一台五千瓦的发电机。
这台发电机不用燃料，而用永磁驱动，它使用悬浮在液体中的磁性颗粒，设计图如下所示。
电机转子有四个臂，坐落在一个有磁性颗粒的胶状悬浮液的浅碗中。
这是该电机的一项专利，但不是英文的，也没有披露主要的数据。
配置永久磁铁的方式使其向单一方向提供持续力是不容易的，因为往往某个点的吸力与斥力平衡而产生一个点，使转子粘滞在这个点上。
有许多方法可以避免发生这种情况。
可以通过偏移它穿过软铁组件来修改磁场。
这部机器设计的要点应该是找准定子磁块磁力线的边沿，转子将像刀一样切向定子磁力线弧的近顶部位置，然后推斥离开。
有一点像往水中打石子那样的弹跳效果。
照此图看应该是有四个离开(两个正要离开位置推力大，两个已经处于最远位置几乎没力了，每个还剩1/4左右力），两个处于硬顶入位置。
配置永久磁铁的方式使其向单一方向提供持续力是不容易的，因为往往某个点的吸力与斥力平衡而产生一个点，使转子粘滞在这个点上。
有许多方法可以避免发生这种情况。
可以通过偏移它穿过软铁组件来修改磁场。
约翰·爱克林的磁屏蔽发电机1974年3月29日约翰·W·爱克林（John W Ecklin）被授予一项美国专利，号码3,879,622。
这是一份磁/电发电机的专利，其输出大于运行时必要的输入。
它有两种运行风格。
第一个的主要图示如下：这里，很聪明地用了一台小型低功率电机来转动磁屏蔽，以阻隔两个磁体的拉力，这导致磁场波动，用以旋转发电机的传动。
在上图中，电机在“A”点转动着轴而屏蔽条在点“B”点。
当这些矩形的高导磁合金条与磁体端点成一直线时，为磁力线形成一个非常好的传导路径，并有效地关闭在“C”点区域的磁体拉力。
在“C”点，当右边磁体被屏蔽时，左边磁体不被屏蔽，弹簧加载的行走机构被拉向左边。
这种摆动通过机械连接到点“D”，使之转动用于给发电机提供动力。
永磁电机技术及设计（精华版PPT）
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永磁电机技术及设计（精华
采用异步电动机主要部件设计超高效稀土永磁电机的基本方法
技术挑战：如何提高稀土永磁电机的效率、降低成本、提高可靠性等是当前面临的主要技术 挑战。
材料挑战：稀土资源有限，如何寻找替代材料或提高材料的利用率是当前面临的主要材料挑 战。
环保挑战：稀土永磁电机在生产过程中会产生一定的污染，如何降低污染、实现绿色制造是 当前面临的主要环保挑战。
材料选择：选择具有高磁导率、低损耗的稀土永磁材料 结构设计：设计合理的定子结构，保证磁场均匀分布 绕组设计：设计合理的绕组结构，保证绕组与磁场的耦合 散热设计：设计合理的散热结构，保证定子温度在合理范围内
转子的设计
转子材料：稀土永磁材料 转子结构：圆柱形、环形等 转子尺寸：根据电机功率和转速确定 转子磁极：根据电机性能要求设计磁极形状和数量 转子绕组：根据电机控制方式和性能要求设计绕组结构和参数 转子散热：考虑电机运行温度和散热方式，设计合理的散热结构
05 应用与发展趋势
稀土永磁电机在各领域的应用
汽车领域： 用于电动 汽车、混 合动力汽 车等
家电领域： 用于空调、 冰箱、洗 衣机等
ห้องสมุดไป่ตู้
工业领域： 用于风机、 泵、压缩 机等
医疗领域： 用于医疗 设备、医 疗器械等
航空航天 领域：用 于卫星、 火箭、飞 机等
军事领域： 用于武器 装备、军 事通信等
稀土永磁电机的发展趋势与挑战
稀土永磁电机的基本 设计方法
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汇报人：
目录 /目录
01
稀土永磁电机 的原理
02
主要部件的设 计
03
超高效的设计 方法
哈工大贵献国博士-高速无槽永磁电机设计要点
空载仿真结果
气隙磁密分布
转子轭磁密分布
定子轭磁密分布
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© 2017 ANSYS, Inc.
July 31, 2017
ANSYS UGM 2017
空载反电势
额定负载仿真结果
负载气隙磁密分布
负载定子轭磁密分布
负载转子轭磁密分布
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July 31, 2017
ANSYS UGM 2017
• 高速无槽永磁电机的发展 • 无槽电机的技术特点 • 无槽无刷直流电机的设计 • 无槽正弦波永磁电机的设计 • 实验平台与测试结果 • 高速无槽永磁电机的制造工艺 • 低压微小型伺服驱动器设计
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ANSYS UGM 2017
微小型伺服驱动器一
-0.1 -0.12 -0.14 -0.16 -0.18
-0.2 0
转矩
-0.15 -0.1505
-0.151
-0.1515
-0.152
-0.1525
1
2
3
4
5
6
Time (s)
-3
x 10
额定负载转矩波形
-0.153 0
1
2
3
4
Time (s)
转矩波动
5
6
-3
x 10
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© 2017 ANSYS, Inc.
汇报内容
• 高速无槽永磁电机的发展 • 无槽电机的技术特点 • 无槽无刷直流电机的设计 • 无槽正弦波永磁电机的设计 • 实验平台与测试结果 • 高速无槽永磁电机的制造工艺 • 低压微小型伺服驱动器设计
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（1－6）
描述内禀磁感应强度 与磁场强度 关系的曲线
是表征
永磁材料内在磁性能的曲线，称为内禀退磁曲线，简称内禀曲线，
如图2-5所示。
称为内禀矫顽力（A/m）。 反映永磁材料抗去磁能力 的大小，是表征稀土永磁 抗去磁能力强弱的一个重 要参数。
图1-5 内禀退磁曲线及与退磁曲线的关系
内禀退磁曲线的矩形度
现代永磁电机理论与设计
主讲人： 韩雪岩
沈阳工业大学特种电机研究所 2008年1月
第一章 永磁电机的构成材料
永磁材料的性能和选用 铁心材料 导电材料 绝缘材料
一、 永磁材料的性能和选用
（一）、永磁材料磁性能的主要参数 （二）、几种主要永磁材料的基本性能 （三）、永磁材料的选择和应用注意事项
永磁材料在不同工作温度下施加退磁磁场引起的磁 性能变化，称为热稳定性。
（3）化学稳定性是指受酸、碱、氧气和氢气等化学因 素的作用，永磁材料内部或表面化学结构发生变化的情 况。
在生产过程中需采取措施来防止氧化
要在成品表面涂敷保护层，如镀锌、镀镍、电泳等。
（4）时间稳定性，通常以一定尺寸形状样品的开路 磁通随时间损失的百分比来表示，叫做时间稳定性， 或叫自然时效。
理论分析和实践证明，一种永磁材料在工作温度时的 内禀矫顽力 越大，内禀退磁曲线的矩形越好（或者说
越大），则这种永磁材料的磁稳定性越高，即抗外磁 场干扰能力越强。
当 和 大于某定值后，退磁曲线全部为直线，回 复线与退磁曲线重合，在外施退磁磁场强度作用下，永 磁体的工作点在回复线上来回变化，不会造成不可逆退 磁。
图1-2（b） 退磁曲线
磁能积：退磁曲线上任一点的磁通密度与磁场强度的乘积称 为磁能积
图1-3 退磁曲线和磁能积曲线 1，2－退磁曲线 3，4－磁能积曲线
中间某个位置上磁能积为最大值，称为最大磁能积，符号为 单位为J/m3，它也是表征永磁材料磁性能的重要参数。
对于退磁曲线为直线的永磁材料，显然在（ 积最大，为
研究表明，它与材料的内禀矫顽力 和永磁体 尺寸比 有关。
对永磁材料而言，在一定温度下随时间的磁通损 失与所经历时间的对数基本上成线性关系。
总结
1、退磁曲线
剩磁密度 矫顽力
最大磁能积
2、回复线
回复磁导率 拐点
3、内禀退磁曲线
内禀磁感应强度 内禀矫顽力
内禀退磁曲线的矩形度
4、稳定性
温度系数 损失率
剩余磁感应强度
剩余磁感应强度，又称剩余磁通 密度，简称剩磁密度 ，单位为T （习惯单位为Gs或G，1Gs＝10－4T）。
图1-2（a） 退磁曲线
磁感应强度矫顽力，简称矫顽 力 ，常简写为 ，单位为A/m （习惯单位为Oe，1Oe＝1000/ （4 ）A/m＝79.577A/m 80A/m ）。
退磁曲线的特点：永磁体是一个磁源。 为表述方便起见，实用上常取 的绝对值，或者说，把 轴 的正方向改变，负轴改为正轴。
（二）、几种主要永磁材料的基本性能
拐点：有的永磁材料，如部分铁氧体永磁的退磁曲线 的上半部分为直线，当退磁磁场强度超过一定值后， 退磁曲线就急剧下降，开始拐弯的点称为拐点（见图 2-4b）。
大部分稀土永磁的退磁曲
线全部为直线，回复线与退磁 曲线相重合，可以使永磁电机 的磁性能在运行过程中保持稳 定，这是在电机中使用是最理 想的退磁曲线。
这种磁密的不可逆变化将造成电机性能的不稳定，也增加 了永磁电机电磁设计计算的复杂性，因而应该力求避免发生。
回复线的平均斜率与真空磁导率 的比值称为相对回复 磁导率，简称为回复磁导率，符号为 ，简写为 。
（1－2）
式中， 为真空磁导率，又称磁性能常数， =4π×10-7H/m。
特点：退磁曲线上各点的回复线可近似认为是一组平 行线，他们都与退磁曲线上（ ）处切线相平行。利用 这一近似特性，实际工作中求取不同工作温度、不同工作 状态的回复线就方便得多。
越大，磁性能越稳定。 为内禀退
磁曲线上当
时所对应的退磁磁场强度值（见图1-5）。
4、稳定性
主要包括温度稳定性、磁稳定性、化学稳定性和时间稳定性。
（1）温度稳定性是指永磁体由所处环境温度改变而引起磁性能变 化的程度，如图2-6所示。
图1-6 可逆损失与不可逆损失
磁性能的损失可以分为两部分：
1）可逆损失
2）不可逆损失
不可恢复损失 可恢复损失
1）可逆损失是不可避免的。各种永磁材料的剩余磁感应强度 随温度可逆变化的程度可用温度系数 （%/K）表示。
（1－8）
同样，还常用 可逆变化的程度。
（%/K）表示永磁材料的内禀矫顽力随温度
（1－9）
2）不可逆损失是温度恢复后磁性能不能恢复到原有值的部分。通 常以其损失率 （%）表示。
（一）、永磁材料磁性能的主要参数
1、退磁曲线 2、回复线 3、内禀退磁曲线 4、稳定性
1、退磁曲线
永磁材料用磁滞回线来表示永磁体的磁感应强度随磁场 强度改变的特性，如图2-1所示。
图1-1 饱和磁滞回线
退磁曲线：磁滞回线在第二象限的部分称为退磁曲线， 它是永磁材料的基本特性曲线。
退磁曲线的两个极限位置是表征 永磁材料磁性能的两个重要参数。
（1－10）
居里温度：随着温度的升高，磁性能逐步降低，升至某一温度时， 磁化强度消失，该温度称为该永磁材料的居里温度，又称居里点， 符号为 ，单位为K或 。
手册或资料中通常提供的是室温 时的剩余磁感应强度 ，则工 作温度 时的剩余磁感应强度 为
式中， 和 取绝对值。
（1－11）
（2）磁稳定性是指在施加外磁场条件下永磁体磁性能发 生变化的情况。
图1－4 （b） 回复线
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3、内禀退磁曲线
磁性材料在外磁场作用下被磁化后产生的内在磁感应强度，称为 内禀磁感应强度 ，又称为磁极化强度 。
（1－3）
式中， 为磁化强度（A/m）
由铁磁学理论可知，在磁性材料中 =+
在均匀的磁性材料中，上式的矢量和可改成代数和
（1－4）
（1－5）
若取绝对值，则式（2-5）可改写成
）处磁能
（1－1）
2、回复线
实际上，永磁电机运行时受到作用的退磁磁场强度 时反复变化的。
Hp外加退磁磁场 —回复线
若HQ<Hp，磁密 沿 作可逆变化
图1－4 （a） 回复线
多次反复后形成一个局部的小回线，称为局部磁滞回线。 由于该回线的上升曲线与下降曲线很接近，可以近似地用一条 直线 来代替，称为回复线。