浅析现代永磁电机技术的应用
电动汽车用永磁电机及驱动控制探究
电动汽车用永磁电机及驱动控制探究摘要：汽车是人们出行和货物运输的重要交通工具。
近年来，受能源紧张和环境污染等问题的影响，电动汽车成为国内外汽车行业的研究重点。
在电动汽车所使用的各类电机中，永磁电机由于具有效率高、可靠性强、结构简单等特点，在电动汽车领域得到了广泛应用。
文章首先概述了电动汽车的发展现状，随后分析了电动汽车驱动电机的特点及类型，最后就永磁同步电机控制方法进行了论述。
关键词：电动汽车；永磁电机；驱动控制1电动汽车发展现状自上世纪末期能源危机爆发以来，世界各国都开始在各个行业寻找石油、煤炭等能源的替代资源。
在汽车领域内，日本是最早开始进行电动汽车研究的国家，也是目前电动汽车技术较为成熟的国家之一。
早在1997年，日本丰田汽车公司就推出了世界上第一款混合动力轿车，虽然该款轿车并不是真正意义上的电动汽车，但是在世界范围内拉开了电动汽车研究的帷幕。
随后，美国、挪威、中国等国家开始加入到电动汽车研究的队伍中，并在各个领域取得了成绩。
我国人口数量庞大，加上近年来国民经济水平不断增长，汽车保有量也逐年上涨。
为了降低传统能源汽车对环境造成的破坏，我国在2006年颁布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2022）》，其中明确将电动汽车研究列入高新技术研发行列。
截至目前，像比亚迪、奇瑞、长安等汽车公司，都在新能源汽车领域取得了较大的研究突破。
例如，2022年比亚迪推出的E6纯电动出租车，百公里耗电仅为20度，成本花费仅为传统燃油汽车的1/4。
2电动汽车驱动电机的特点及类型作为电动汽车的核心部件，电机驱动系統不仅要保证电动汽车像正常燃油车辆一样具备高速行驶能力，而且要满足频繁启动、制动和紧急刹车等驾驶要求。
具体来说，电动汽车的驱动系统应具备以下要求[1]：（1）提供足够的动力，在短时间内为电动汽车提供最大的动力输出，例如百公里加速和极限爬坡等。
考虑到系统运行的安全性，还要求电机具备过载能力，通常其过载限定值为正常状态下的5倍左右；（2）要具备较好的系统稳定性，尤其是在雨雪、高温、颠簸路面等恶劣环境下，要保证电动汽车具备良好的环境适应能力；（3）要提供给司乘人员良好的驾车体验，包括行车稳定性和舒适度等。
永磁无刷直流电机的特点和应用
用途永磁直流电机是用永磁体建立磁场的一种直流电机。
永磁直流电机广泛应用于各种便携式的电子设备或器具中，如录音机、VCD机、电唱机、电动按摩器及各种玩具，也广泛应用于汽车、摩托车、电动自行车、蓄电池车、船舶、航空、机械等行业，在一些高精尖产品中也有广泛应用，如录像机、复印机、照相机、手机、精密机床、银行点钞机、捆钞机等。
在舞台灯光方面，永磁直流电机，特别是小型永磁直流齿轮电机的用量非常大。
计算机行业中的打印机、扫描仪、硬盘驱动器、光盘驱动器、刻录机、冷却风扇等都要用到大量的永磁直流电机。
汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、打气泵更是用到各种永磁直流电机。
宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机等都用到永磁直流电机、在武器装备中，永磁直流电机广泛应用于导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。
在工农业方面，永磁直流电机也广泛用于电气和自动化控制及仪器仪表中。
在医用方面，永磁直流电机用处更不小，如医用的各种仪器、手术工具，如开脑手术中的电动锯骨刀，特别是野外手术中的各种仪器基本上都是用的永磁直流电机。
在残疾人用品方面，如机械手、残疾车等都用到永磁直流电机。
在生活方面，用处更多，连牙刷也用永磁直流电机做成电动牙刷了。
永磁直流电机的应用真是举不胜举，可以说是无处不在。
随着时代的发展，永磁直流电机的应用会更多，原先用交流电机的许多场合均被永磁直流电机所替代。
特别是出现永磁无刷电机后，永磁直流电机的生产数量在不断地上升。
我国每年生产的各种永磁直流电机大达数十亿台以上，生产永磁直流电机的厂家不计其数。
特点1、可替代直流电机调速、变频器+变频电机调速、异步电机+减速机调速；2、具有传统直流电机的优点，同时又取消了碳刷、滑环结构；3、可以低速大功率运行，可以省去减速机直接驱动大的负载；4、体积小、重量轻、出力大；5、转矩特性优异，中、低速转矩性能好，启动转矩大，启动电流小；6、无级调速，调速范围广，过载能力强；7、软启软停、制动特性好，可省去原有的机械制动或电磁制动装置；8、效率高，电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗，消除了多级减速耗，综合节电率可达20%~60%。
永磁同步电机在电梯技术上的应用
Ｕ ｉｒ ｖ — Ｆ 变频器 、德国Ｋ Ｂ ｎｄｉｅＬＴ Ｅ 公司Ｆ 变频器、 日本富 ４
士 公司 Ｖ ７Ｓ Ｇ 一 变频 器 、 日本安 川 公司 ６６ Ｌ一 Ｐ 频器 、 ７Ｇ ５ Ｉ变
意大利西威变频器。由于永磁同步曳引机没有反向 自 锁 力，在起动时容易发生溜车现象，使电梯起动舒适度降 低，需要负载检测装置进行补偿控制，使曳引机在制动 器打开之前就输 出和当前负载相对应的转矩 ，这样在制
二 、永 磁 同步 电机 在 电梯 技 术曳 引驱 动 系 统 分 析
永磁 同步 电机在 电梯技术 曳引驱动系统 的控制方
式 ， 主 要 是 其 控 制 永 磁 体 产 生 的 磁 链 引 起 电 动 机 运 行 。采 用 永 磁 同步 电机 的 电梯 曳 引 系统 ， 突显 了永磁 同步 电机 易 于做 成 低 转 速 、 大功 率 的优 点 。 静 止 的 绕 组 切 割 旋 转 的永 磁 体产 生 的磁 场 而感 应 出 电动 势 ，在 闭合 的 电枢 绕 组 回 路 中 引起 电流 ， 该 电 流 在 磁 场 作 用 下 引起 力 矩 ，带 动 电枢绕 组 随磁 极 一起 旋转 。
规 范 》技 术保 护 装置 的要 求 。 （ 一）采 用 永磁 同步 结 构 技 术 ， 证 电梯 系 统 的安 全 保 可 靠 性
串 联 可 调 电 阻器 后 短 接 。 当 出 现 超 速 故 障 时 控 制 系 统 检 测 到 超 速 信 号 ，转 矩 受 反 力 则 作用 在 转 子 磁 极 上 使 转 子 随定 子 电枢 绕组 一起 停 止 。 当 出现 超速 故 障 时控 制系 统检 测 到超 速信 号 ，立 即 切 断控 制 器 供 电回 路 。制 动 转 矩 可 通 过 电阻 器 调 节 ， 使溜 车速 度 处于 可控 状态 ，从而 实现 了防坠 落现 象 的发 生 。永磁 同步 电机在 电梯 技 术曳 引驱 动 系统 ，是 曳 引 电 机 的控制 方 式主 要是 前 一种 ，其 控制 相 量是 永磁 体 产生 的磁 链 ， 引起 电动机 运 行 。永磁 体和 闭合 的 电枢 绕 组相 互 作用 ，产 生停 车 自闭这种 非接 触 双 向保护 ，极大 增加 了电梯 的安 全 性和 可靠 性 ，降低 了各类 超 高速 电梯 的安 全钳 锲块 在 高速动 作 时所 引起 的安全 风 险 。
永磁直流无刷电机实用设计及应用技术
永磁直流无刷电机是一种高效、可靠且具有广泛应用的电机类型，其设计和应用技术涉及多个方面，包括结构设计、控制系统、功率电子器件等。
以下是关于永磁直流无刷电机实用设计及应用技术的一些重要内容：1. 结构设计：-定子结构设计：合理设计定子结构，包括定子槽形状、绕组布局等，以提高电机效率和性能。
-转子结构设计：优化转子磁路设计，选择合适的永磁材料和磁路形状，提高转子磁场密度和输出功率。
-轴承选型：选择适当的轴承类型和规格，保证电机运行平稳、低噪音。
2. 控制系统：-传感器选型：选择合适的位置传感器（如霍尔传感器）或传感器less 技术，实现电机位置检测和闭环控制。
-控制算法：设计高效的电机控制算法，如FOC（Field Oriented Control）或者DTC（Direct Torque Control），以实现精确控制和高效能耗。
- PWM技术：采用PWM技术控制功率电子开关器件，实现对电机相电流的精确控制，提高电机效率和响应速度。
3. 功率电子器件：- MOSFET或IGBT选择：根据电机功率大小和工作环境选择合适的功率MOSFET或IGBT器件，以确保电机的稳定性和可靠性。
-散热设计：合理设计散热系统，确保功率电子器件能够有效散热，避免过热损坏。
4. 应用技术：-电动汽车：永磁直流无刷电机在电动汽车中得到广泛应用，提供高效、节能的动力输出。
-家用电器：如空调、洗衣机等家用电器中也有广泛应用，提供高效、低噪音的驱动。
-工业领域：如风力发电机组、泵类设备等领域也有着重要的应用。
以上是关于永磁直流无刷电机实用设计及应用技术的简要介绍，这种电机技术在各个领域都有着重要的应用前景，不断推动着电机技术的发展和创新。
永磁同步电机的优点
一、永磁同步电机的优点1、取消了励磁系统损耗，提高了效率；2、取消了励磁绕组和励磁电源，结构简单，运行可靠；3、稀土永磁电机结构紧凑、体积小、重量轻；4、电机尺寸和形状灵活多样。
5、大大减少对环境的污染。
二、应用(用途)工业配套：工业驱动装置，如纺织机械，减速机配套，水泵配套，风机配套，矿采业设备等以及材料加工系统，自动化设备，机器人等；交通运输：电动汽车，电车，飞机辅助设备，舰船等；航天领域：火箭，飞机，宇宙飞船，航天飞机等；国防领域：坦克，导弹，潜艇，飞机等；工业发电：风力发电，余热发电，水力发电，内燃发电机组用发电机以及大型发电机的副励磁机等。
三、永磁同步电机的发展趋势永磁同步电机是众多高新技术和高新技术产业的基础，它与电力电子技术和微电子控制技术相结合，可以制造出许多新型的、性能优异的机电一体化产品和装备，代表了21世纪电机发展的方向。
永磁同步电机相比交流异步电机优势1、效率高、更加省电： (1)、由于永磁同步电机的磁场是由永磁体产生的，从而避免通过励磁电流来产生磁场而导致的励磁损耗（铜耗）； (2)、永磁同步电机的外特性效率曲线相比异步电机，其在轻载时效率值要高很多，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。
因为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。
(3)、由于永磁同步电机功率因数高，这样相比异步电机其电机电流更小，相应地电机的定子铜耗更小，效率也更高。
高效永磁电机调速技术在纺织机械领域的解决方案
高效永磁电机调速技术在纺织机械领域的解决方案1.引言近年来随着激烈的市场竞争以及纺织机械机电一体化技术水平的不断提高，国内外纺机普遍进入变频调速驱动时代。
变频调速取代了传统机械结构，从清花、梳棉、条并、粗纱、细纱、络筒、整经、浆纱、无梭织机等主体工艺流程和基本织机装备已经普遍采用。
而新开发的纺织机械将广泛地应用高效永磁同步电机调速技术，大大地提高了纺机设备的可靠性，提高了纺机质量和自动化程度，降低了能耗。
2．纺织机械中的调速技术调速技术作为纺织机械中应用的必然趋势，具备以下明显的优点：1)减少功耗降低成本，具有显著的节电效果。
2)可以使电机实现无级调速。
3)简化了机械传动，提高了生产速度和生产效率。
4)启动平滑，消除了机械的冲击力，提高了纺机设备的可靠性。
3．调速技术的应用3.1三相交流电机变频器驱动特性分类目前纺织机械中，采用变频控制的电机主要是三相感应交流异步电机。
变频器控制有如下分类：1)采用变频器开环控制异步电机调速，称为V/F形式。
该种形式电路简单可靠，但调速范围小，调速精度低，而且低速性能不理想，因此多用于针织机或性能要求不高的纺织机械上。
2)采用无速度传感器矢量控制变频器。
该变频器具备优良的低速性能，电路结构简单，可靠性高，同时具有较好的加速特性、转矩特性以及电流限制特性等，适应印染机械的调速等。
3)采用带速度反馈的矢量变频控制异步电机，闭环变频调速。
应用功率绝缘栅双级型晶体管（IGBT）代替一般的大功率管（GTR），提高了变频器的开关频率。
实现了高频响应、高精度、智能化，适用于调速性能要求较高且恒张力、恒线速的纺织机械上。
3.2.高效永磁同步电机的应用本方案建议用户采用高效永磁同步电机作为系统的动力单元；永磁同步电机是通过改变驱动电路的输出频率控制、调整电机的转速；永磁同步电机具有高效率，高转矩，高精度三高特性。
电机的调速范围宽、有良好转矩特性、高可靠性，等性能非常适合纺织机械行业的特性，它可以广泛的应用于纺织机械行业。
永磁直流无刷电机实用设计及应用技术
永磁直流无刷电机实用设计及应用技术永磁直流无刷电机是一种常见的电机类型，它具有高效率、高功率密度和高可靠性等优点，因此在各种应用中得到广泛使用。
以下是关于永磁直流无刷电机实用设计及应用技术的一些要点：1.电机参数设计：在实用设计中，需要确定电机的各项参数，如功率、电压、转速、扭矩和效率等。
这些参数应根据具体应用需求和设计限制进行选择和调整。
同时，要合理选择电机类型和规格，以满足应用要求。
2.磁体设计：永磁直流无刷电机的核心部分是磁体，它产生磁场以驱动电机运转。
磁体设计的目标是实现高磁能积、高磁矩和稳定性。
在设计过程中，需要考虑磁体的材料选择、形状设计和磁场分布等因素。
3.控制系统设计：永磁直流无刷电机的控制系统通常采用电子调速技术，以实现电机的精确控制和调速。
一般会采用传感器反馈以获取电机状态信息，并通过电机驱动器对电流和电压进行控制。
控制系统的设计要考虑到电机的负载特性、运行要求和实时调速性能。
4.效率和热管理：永磁直流无刷电机在运行中会产生热量，需要有效管理和散热。
为了保持高效率和稳定性，应设计合理的散热系统和温度控制措施，以防止电机过热和损坏。
5.应用特定需求：永磁直流无刷电机的应用广泛，可以应用于电动车辆、工业自动化、医疗设备、家用电器等领域。
在实际应用中，要充分考虑特定需求和环境条件，对电机进行相应的设计和优化。
总体而言，永磁直流无刷电机的实用设计和应用技术涉及多个方面，包括电机参数设计、磁体设计、控制系统设计、热管理和特定应用需求。
合理的设计和应用技术可以充分发挥永磁直流无刷电机的性能，提高效率和可靠性，满足不同领域的需求。
在设计和应用过程中，需要综合考虑各种因素，并与专业技术人员进行合作和沟通，确保电机的良好运行和性能表现。
永磁磁力传动原理、应用及前景
永磁磁力传动原理、应用及前景永磁传动以现代磁学为基础理论，结合永磁材料的磁力作用，实现的力或转矩非接触式传递技术。
这种技术早在20世纪30年代被提出，并经由几十年发展，直到20世纪70年代，工业资源型到技术型转变的发展，同时人类环保意识逐渐提高，人们重拾永磁学的理论研究。
特别是NdFeB稀土这种永磁材料的出现，永磁材料性能应用上取得了显著的提高，使得永磁理论研究得以发展。
永磁磁力传动理论的这次突飞式发展，使得永磁传动技术在各个领域中得以应用，并逐渐以该技术为基础诞生了很多先进的磁力科学新技术。
一、永磁传动技术原理、分类及优缺点1.原理及分类。
永磁传动技术是利用磁性材料间异性相吸、同性相斥的原理，通过磁耦合将磁能转化成机械能的过程。
目前的永磁磁力传动分为转子式永磁传动、永磁离合式传动、涡流式永磁驱动和永磁悬浮式装置等四种传动模式。
1）转子式，特点：通常由主、被动磁组件外加隔离套三部分共同组成，三组件构成同心圆环体。
开发产品：磁力传动阀门、磁力传动泵、磁力调速器等，部分入市场应用，部分尚在研发。
2）涡流式，特点：由永磁转子、铜转子和控制器组成，永磁转子与铜转子构成圆盘模式。
开发产品：有限矩型磁力耦合器，延时型和调速型的磁力耦合器等，已投入市场应用。
3）离合式，特点：由主、被动磁盘和控制器联合构成，主动磁盘同被动磁盘呈现圆盘模式。
开发产品：永磁制动器和永磁离合器。
部分产品已投入市场使用。
4）磁悬浮式，特点：分为圆周磁悬浮和直线导轨类磁悬浮两种。
开发产品：无轴承电动机、磁力轴承以及磁悬浮导轨等，部分形成产品，部分正在研发。
2.磁力传动优缺点。
优点：1）结构简单，组成构件少，发生故障点很少，功能可靠性较高。
2）功能相对较全，能够实现过载保护、轻载起动、离合制动和调速等众多功能。
3）能够基本实现结构间无摩擦传动，从而使用寿命相对较长。
4）能够实现无泄漏传动功能，适合在核电、化工及航天等领域使用。
5）永磁磁力装置的重量与体积相对很小。
现代永磁电动机及交流伺服系统的发展和应用
现 代 永 磁 电 动 机 及 交 流 伺 服 系 统 的 发 展 和 应 用
孙 运 旺
（ 台州学 院 ， 浙江 台州 ３７ ０ ） １０ ０
摘 要 ： 详 细 介 绍 了 现代 永 磁 电 动 机 及 伺 服 系 统 当前 的 发 展 和 应 用 情 况 ， 着 重 介 绍 了几 种 典 型 的应 用 及 较 并
厂 自动化 、 产 自动 化 不 可 缺少 的基 本 的现 代 技 术 生
装备 。
２交流伺服 系统 的现状及发展方 向
随着 现 代 化 生产 规 模 的 不断 扩 大 ， 行各 业 对 各 电气伺 服 系统 的需 求 日益 增 加 ， 对其 性 能提 出 了 并 更 高 的要求 。例如 ， 求 伺 服 系 统要 有 良好 的位 置 要 控 制 能力 ； 较快 的动 态 响应 能力 ； 高 的加 、 速 能 较 减 力 ； 有 比较宽 的调 速 范 围 ， 能够 频 繁 起 动 、 动 要 并 制 和正 反转切 换 ， 使其 在全 速度 范 围 内能够平 稳运 行 。
除此 之外 ， 磁 直 流 电 动 机 、 永 永磁 直 线 电动 机 、 永磁 步进 电动 机 、 磁伺 服 电动 机 、 磁 电动执 行器 永 永
域， 系统 中的计 算机 相 当于人 的大 脑 ， 负责 对所 有 的
信息 进行 数值计 算 、 逻辑 推 理 、 策 和判 断 ， 发 出 决 并
闭环控 制 ， 控 制 系统框 图如 图 １所示 。 其
由于各种 电动 机 的特 性 不 同 ， 驱 动 伺 服 系 统 特性 对 要求 也不 同 。 目前 ， 磁 电动机 发展 很快 ， 永 它具 有 功 率 密度 高 、 率 高 、 矩 大 ， 且 功 率 因数 也 较 高 。 效 转 并
永磁变频技术在煤矿机电设备中的节能应用与效果评估
永磁变频技术在煤矿机电设备中的节能应用与效果评估陕西省榆林市 719000摘要：随着能源紧缺和环境保护意识的增强，节能已经成为各个行业普遍关注的问题。
特别是在煤矿机电设备领域，由于其大量的能源消耗和废气排放，如何采用有效的技术手段降低能源消耗成为了当务之急。
基于此，以下对永磁变频技术在煤矿机电设备中的节能应用与效果评估进行了探讨，以供参考。
关键词：永磁变频技术；煤矿机电设备；节能应用；效果评估引言煤矿机电设备在生产中的能源消耗占据了很大比例，长期以来一直是厂家和科研机构探索的热点问题。
通过引入永磁变频技术，可以实现对电动机运行状态的精确控制，将能量消耗降至最低，从而达到节能目标。
然而，对于这项技术在煤矿机电设备中的节能应用与效果评估，还需要进一步的深入研究和实证分析。
1煤矿应用变频节能技术的基本原理煤矿应用变频节能技术的基本原理是通过改变电机工作的频率来实现对电机运行速度的控制，从而实现对设备的节能调整。
在实际应用中，变频器通过产生不同频率的电信号，改变电机的转速，以满足不同负载条件下的实际需要。
具体来说，变频技术可以根据煤矿机电设备的实际需求，自动调整电机的转速，从而实现对设备运行状态的精确控制。
这种控制方式不仅可以提高设备的运行效率，还可以降低设备的能耗，达到节能减排的效果。
变频技术还可以通过优化设备的运行参数，提高设备的运行稳定性，减少设备的故障率，从而延长设备的使用寿命。
变频技术还可以实现设备的自动化和智能化控制，提高设备的自动化程度和智能化水平，为煤矿企业的安全生产和高效运营提供有力支持。
煤矿应用变频节能技术的基本原理是通过改变电机工作的频率来实现对电机运行速度的控制，从而达到节能减排、提高设备运行效率、延长设备使用寿命的目的。
2永磁变频技术在煤矿机电设备中的节能应用2.1永磁变频技术在皮带输送机中的节能应用皮带输送机在煤矿等行业中起着关键的作用，但由于长时间高负荷运转，能耗较大。
而永磁变频技术可以在降低设备能耗的同时提高其效率和性能，因此被广泛应用于皮带输送机中。
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浅析现代永磁电机技术的应用
现代永磁电机技术是一种基于永磁材料制造的电机技术，具有高效率、高功率密度、轻量化、可靠性好等特点，广泛应用于工业、交通、能源等领域。
本文将从应用领域和技术特点两个方面对现代永磁电机技术进行浅析。
一、应用领域
1. 工业领域：现代永磁电机技术在工业领域的应用主要体现在驱动系统上，如工业机械、工具设备、压缩机、泵等。
永磁电机具有高效率和高功率密度的特点，可以提高设备的效率和性能，降低能耗和运行成本。
2. 交通领域：现代永磁电机技术在交通领域的应用主要包括电动车、混合动力汽车和高铁等。
永磁电机具有高转矩、快速响应和高效率的特点，可以提供强劲的动力输出，延长电池续航里程，提高整车能效。
3. 能源领域：现代永磁电机技术在能源领域的应用主要涉及风力发电、太阳能发电和能源储存等。
永磁发电机具有高效率和稳定性的特点，可提高能源转化效率，降低发电成本。
永磁电机还可以将多余的电能转化为机械能，储存起来供后续使用。
二、技术特点
1. 高效率：现代永磁电机技术具有高转矩和高效率的特点，可以提高能源利用率，降低能耗和碳排放。
2. 高功率密度：永磁电机相对于传统电机具有更高的功率密度，体积更小，可以在限定的空间内提供更大的动力输出。
3. 轻量化：永磁电机采用轻量化材料制造，重量轻，便于携带和安装。
4. 可靠性好：现代永磁电机技术具有高可靠性和长寿命的特点，可在恶劣的环境条件下稳定运行，减少维护保养成本。
5. 可调性强：永磁电机具有快速响应和可调性强的特点，可以灵活调节输出功率和转速，满足不同的工况需求。