高效电机

高效电机（精选8篇）

高效电机 篇1

近几年, 国家加大高效电机的推广力度, 参照IEC标准制定电机能效等级标准, 也陆续出台了许多政策, 支持高效电机的应用及推广, 但国内存量电机中高效电机占比仅为8%左右, 高效电机的占有率增长缓慢。

为提高我国高效电机生产和使用水平, 在全球环境基金 (GEF) 的支持下, 9月20日, 工业和信息化部、联合国开发计划署 (UNDP) 召开了“高效电机推广项目” (PREMCI) 启动会。工业和信息化部节能与综合利用司司长高云虎在会上指出, 实施“高效电机推广项目”是加快高效节能电机系统推广应用, 推动企业能效提升和绿色发展的重要举措, 有利于工业提质增效、转型升级, 实现绿色发展。高云虎对项目实施提出了四点要求:一是加强电机能效提升政策研究, 创新高效节能电机推广模式;二是充分发挥示范基地的作用, 推动高效电机生产和电机再制造能力提升;三是加强国际合作, 借助与UNDP的合作平台, 学习借鉴国外高效电机生产与应用的先进经验;四是做好项目管理, 切实管好用好全球环境基金赠款, 做好配套工作——这不是唯一的推广措施, 实际上, 我国推广高效电机已多年, 措施政策也不少, 但结果差强人意。

高效电机占比仅为8%左右

众所周知, 电机广泛应用于工业领域, 作为风机、泵、压缩机、机床、传输带等各种机械设备的驱动装置, 是用电量最大的耗电设备。据统计测算, 2015年, 我国电机保有量约24亿千瓦, 总耗电量约3.5万亿千瓦时, 全社会用电量5.55万亿千瓦时, 占全社会总用电量的65%;其中工业领域电机总耗电量为2.9万亿千瓦时, 工业用电量为3.93万亿千瓦时, 占工业用电的74%, 工业电机耗电占全社会总用电量的52%。“近几年, 国家加大高效电机的推广力度, 参照IEC标准制定电机能效等级标准, 也陆续出台了许多政策, 支持高效电机的应用及推广, 但国内存量电机中高效电机占比仅为8%左右, 高效电机的占有率增长缓慢。”全国人大代表、中国民间商会副会长、泰豪集团有限公司董事长黄代放在今年两会期间接受媒体采访时如是说。

难在何处?

记者简单梳理一下, 主要是以下三方面。其一, 补贴难题待解。国际铜业协会能源与电力业务总监赵凯认为, 国内高效电机的市场一直不是很好。其中原因之一就是补贴不到位。近几年, 国家对电机节能的要求很高, 同时实施补贴。补贴分为补贴到用户和补贴到制造商两种。补贴到用户的市场情况较好, 比如, 北京用户去买高效电机, 一定份额的价钱由政府负担, 直接补给用户。而补贴给制造商的市场情况不太理想。从国外经验看, 欧美等发达国家主要采用财政补贴方式来支持高效电机发展。例如, 美国从20世纪80年代起就开始采用定额补贴或从节点费用中给予补贴的办法。现在美国已全面普及高效电机。

目前国内也有部分针对补贴难的情况出台了相应政策, 如上海市政府部门专门出台了针对燃煤 (重油) 锅炉清洁能源替代及高效电机推广的扶持政策, 对使用高效电机替换存量电机的项目在国家财政补贴每千瓦26~100元的基础上, 追加每千瓦20元的旧电机回购补贴;对于使用再制造高效电机的企业, 给予每千瓦45元的地方补贴。据上海市经济信息化委员会副主任尚玉英介绍, 燃煤 (重油) 锅炉和电机系统是量大面广的重点用能设备, 节能减排潜力大。上海电机系统用电量占全市总用电量的75%左右, 大多为普通效率电机, 与国际先进水平相比, 电机运行效率低3%~5%, 系统运行效率低10%~20%。

其二, 认知度待提高。高效电机的价格较高, 市场情况不理想, 使得生产厂家较少, 造成用户对高效电机的认知度不够。福建和盛节能技术有限公司总经理吴瑞阳表示, 电机销售面向三类客户, 即终端用户, 代理商和设备配套商。其产品用量所占比例分别为, 终端用户占5%, 代理商约占15%, 下游产业的机械设备配套商占80%。由此可见, 高效电机能否最终被市场接受, 机械设备配套商的态度最为关键。受研发投入大制造成本高等因素影响, 高效节能电机价格居高不下、市场售价比普通电机一般高出20%, 部分甚至超过50%, 导致许多投资者产生“节能不省钱”的思想。电机一般作为中坚产品, 主要为风机、水泵、压缩机等主机配套, 而机械设备配套商中大多数主机企业和项目建设大部分不是最终使用者, 关注成本多于关注效率, 高效电机效益难以向下游环节传导, 因此市场呈现“叫好不叫座”的尴尬。北京毕捷电机总厂总工程师周守廉表示, 虽然高效电机价格稍高, 但只要运行时间高于4000~5000小时, 就能收回成本。

其三, 受制于经济下行。黄代放说, 目前低效存量电机主要分布在高耗能的钢铁、水泥、冶金、造纸等企业, 这些企业面临过剩产能消化情况, 企业经营普遍不好, 靠自筹资金可能难以进行改造升级。这一点和补贴难搅在一起。

究竟如何推广才能达到目的?

中央相关部委有自己的体系和方法, 而人大代表黄代放则建议取消财政补贴, 强制要求使用高效电机。“工业电机耗电在全社会总用电量中的占比那么高, 如果所有的企业都使用高效电机, 那就能大大节约能耗, 企业也能节省成本。”黄代放表示, 建议政府出台相关标准, 电机生产企业必须清晰标示电机能耗等级, 电机使用企业在采购电机及新建项目时, 强制使用高效电机, 政府相关部门取消财政补贴政策, 通过加强监督管理, 强化标准规范约束和电动机产品高效节能强制认证, 严格市场准入, 全面提升增量电机能效水平, 倒逼电动机生产企业转型升级。同时, 建立工业能耗在线监测体系, 实现为企业能耗在线监测、电力系统潮流分析诊断, 并为企业提供节能改造服务, 达到促进工业节能降耗、实现绿色低碳转型发展。黄代放还建议, 推进合同能源管理, 推动工业电机系统节能改造。

“工业电机系统节能是涵盖淘汰低效电机、提高电机系统效率、改造被拖动装置、优化电机系统的传动和运行等节能措施, 工业电机系统节能注重运行系统效率的提高, 要求工业电机系统各设备与系统整体效率的最优化, 使整个系统或局域范围内的节能减排效果达到最佳。”黄代放表示, 淘汰下来的低效电机由具备高效再制造能力的企业实施高效再制造, 根据其现状及使用工况, 制定具体再制造方案并付诸实施;对经检测确无再制造必要的低效电机进行强制性报废处置, 杜绝其直接再次流入市场。电机高效再制造产业符合循环经济和资源综合利用的政策和理念, 不仅可以实现资源再利用, 降低电机使用企业投入成本, 还解决了电机传统拆解资源利用层次低、环境风险大的问题。

高效电机 篇2

各省、自治区、直辖市、计划单列市财政厅(局)、发展改革委，有关企业：

为扩大国内有效需求，加快高效节能产品的推广，财政部、国家发展改革委(以下简称两部委)组织实施“节能产品惠民工程”，采取财政补贴方式推广高效电机。该政策实施以来，各地区、各有关企业高度重视，认真贯彻落实，加大高效电机推广力度，取得明显成效，政策达到预期目标。现将清算有关事宜通知如下：

一、从3月1日起，购买“节能产品惠民工程”目录内的高效电机产品不再享受中央财政补贴政策。

二、推广企业应尽快收集和整理产品销售情况，及时将相关推广信息填报至“节能产品惠民工程信息系统”，编制财政补助资金申请报告，报企业注册所在地节能主管部门、财政部门审核。

三、各地节能主管部门、财政部门要做好宣传、组织工作，将相关政策及时传达至本地区推广企业，组织本地区推广企业认真做好并及时上报财政补助资金申请报告。各地节能主管部门、财政部门审核后，于204月1日前将本地区入围企业财政补助资金清算报告逐级上报至国家发展改革委(环资司)、财政部(经建司)。

四、国家发展改革委、财政部将组织第三方机构根据各地节能主管部门、财政部门上报的财政补助资金申请报告，对推广企业的推广信息进行核查。财政部将根据核查情况，对各推广企业的补贴资金进行清算。

五、各地区和推广企业要严格按规定申请补贴清算。对核查发现弄虚作假、骗取补贴的企业，将视情节轻重采取通报批评、扣减或追缴补贴资金、公开曝光等处罚，并按规定予以罚款;对骗补严重的地区将予以通报批评。

附件：高效电机入围企业推广补贴资金清算申请汇总表

财政部

国家发展改革委

2017年1月23日

附件

高效电机入围企业推广补贴资金清算申请汇总表(9月以来)

高效超声电机驱动电源研究 篇3

超声电机是一种全新概念的新型电机。它利用压电材料的逆压电效应,使定子表面产生一定轨迹的微米量级的振动,进而通过摩擦耦合将振动动能转换成转子或滑块的宏观运动(转动或平动)动能。与传统电磁电机相比,超声电机具有惯性小、回应快、不受磁场影响且其本身也不产生磁场的特点。另外,它还具有重量轻、结构简单、噪声小、低速大扭矩以及可直接驱动负载等优点。超声电机可以广泛应用于航空航天、国防、医疗、精密微动机构、工业控制、对磁干扰敏感的设备、机器人工业、高档汽车等不需要连续工作的领域,这主要由于超声电机利用了摩擦,长期连续工作会引起温升和参数的变化[1,2,3,4,5,6,7,8]。

超声电机需要专用电源供电。驱动电源将输入电压转换为具有一定功率的,频率和相位可调的超声信号,该信号作用于超声电机。超声电机虽具有诸多优点,但因其特殊的运行机理,使得其驱动控制电路变得很复杂。驱动电源需要输出两相幅值和频率都相同,存在一定相位差的正弦波达到几百伏高电压来驱动超声电机。

目前超声电机的驱动电源电路大都采用了低直流电压输入,经功率变换电路和变压器升压隔离,高压输出的电源结构可以选用的拓扑有推挽、半桥和全桥等。由于在推挽电路中,开关管位于低端,其驱动电路结构简单,是目前最常用的拓扑形式[3,4,5,6,7,8,9,10]。但由于超声电机本体的复杂性,在运行过程中,推挽电路的开关管经常出现极度发热损坏情况,这主要由于偏磁引起变压器饱和。本文设计的高效超声电机驱动电源将直接用市电供电,采用PFC技术提高电源功率因数,利用谐振技术提高转换效率。

1 系统设计

目前使用的超声电机驱动电源框图如图1所示。

图中驱动电路大都采用推挽结构,利用回馈检测电路来检测驱动电压电流再送入控制器,实现频率跟踪、调压、调相位等功能。而控制器由数字控制芯片逐渐取代了复杂的分离组件,目前已使用PIC、AVR、ARM、DSP、CPLD等中高端产品[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11]。

图2为高效率超声电机驱动电源结构框图。

电源由市电供电,SPD电路防止由雷电引起的超高电涌对设备的冲击损坏;经过EMI滤波,为后级电路提供“干净”的工频电压源;加入PFC电路减弱整流电路带来的谐波污染;高压直流经过开关转换电路和谐振网络实现DC-AC转换,使得驱动超声电机的信号为正弦信号。

1.1 SPD电路

雷击危害主要有直击雷和感应雷。感应雷过电压是雷击在线路附近的物体或大地上,剧烈的电磁场变化对线路产生静电感应和电磁感应而形成的过电压,最高可达500～600 kV。雷雨时期感应雷是造成电子设备损坏的主要原因。在电源最前级设计SPD电路,可以把由感应雷电引起的过电压,以及由系统的状态发生突然变化而引起的过电压限制在安全水平。根据“GB/T 21714”和“IEC 62305”技术规范,结合目前主要的开关型气体放电管、嵌位型压敏电阻以及瞬态电压抑制二极管等防护器件的特性,雷电浪涌保护采用了复合设计方法,电路如图3所示。该电路实现2级保护,响应时间为纳秒级,保护电路对接地要求不高。

1.2 PFC电路

整流电路使得输入电流的畸变比较严重,谐波比例大,功率因数很低,不能满足规定的谐波标准要求。电源电路采用了PFC电路来提高功率因数,PFC控制芯片选用了OB6563,PFC电路如图4所示。OB6563是一款高性能的临界模式功率因数校正器,这款产品对传统的临界模式控制进行了优化设计,使系统易于实现接近于1的功率因数。该芯片具有如下特点:(1)具有专利的谐波优化技术能实现极低的谐波失真;(2)具有专利的消除工作时异音的技术;(3)电流检测电阻开路保护和三重过压保护,确保了系统的安全性;(4)电流检测回路内置双重噪声抑制功能,无须外加RC低通滤波器;(5)更低的动态OVP(过电压保护)检测电流,与PWM结合使用,系统能实现低待机能耗。

1.3 谐振网络

超声电机需要正弦驱动信号,传统驱动电源采用硬开关技术得到方波,利用电感将方波信号整形成准正弦波,高效超声电机驱动电源采用谐振技术来获得正弦信号,并能实现功率开关管的软开关功能,降低损耗和电磁干扰。由于超声电机工作在谐振状态时,其阻抗特性为容性,因此在设计超声电机驱动电源的谐振网络时需要把超声电机作为谐振网络的一部分。本文采用了半桥LLC谐振拓扑结构,电路原理图如图5 a)所示,图5 b)中的R0、L0、C0、CP为超声电机的等效电学参数:(1)L0为等效电感,也称动态电感,与材料的机械性质有关;(2)R0为等效电阻,与材料的机械损耗有关;(3)C0为动态电容,类比与振子的振动弹性;(4)CP为静态电容,与安装等因素有关。正常工作时,超声电机工作在谐振频率点附近,为了便于分析的可将图5 b)中的L0和C0的支路可以视为短路,电路原理图又可等效成图5 c)。

实际上,图5 c)中的谐振网络由四个谐振组件组成。该电路包含了LLC谐振网络的特点,又具有其自身独特的特点。图5 c)中,Cs、Ls构成串联谐振电路,Lp、Cp构成并联谐振电路。该多谐振转换器包括四个谐振组件,则构成LLCC谐振转换器。Cs、Ls谐振产生的串联谐振频率:

并联谐振电感与电容谐振产生的并联谐振频率:

结合式(1)和式(2),超声电机的工作频率f与谐振频率fs、fp可能存在以下几种情况:

(1)f=fs。谐振电感Ls和谐振电容Cs发生串联谐振,其电路支路等效为短路。从图5 c)可知,若工作频率f>fp,Lp、Cp所构成的谐振电路呈容性;若f

(2)f=fp。谐振电感Lp和谐振电容Cp发生并联谐振,其电路支路等效为开路。从图5 c)可知,若工作频率f>fs,Ls、Cs所构成的谐振呈感性;若工作频率f

(3)f

(4)fp>f>fs。从图5 c)可知,此时并联谐振频率大于串联谐振频率,电路工作频率介于两者之间,Ls和Cs构成的谐振呈感性,Lp和Cp所构成的谐振也呈感性。

(5)fp

为了利于开关管实现零电压软开关,谐振电路应能工作在感性状态下。从上述几种分析情况可知,有3种能够直接得到感性谐振网络。本文选用fp>f>fs这种情形,因为Ls和Cs构成的等效感抗与Lp和Cp所构成等效感抗串联,有分压作用,对于超声电机的输入端来说刚好起到了降压作用,以免电压过高加剧超声电机疲劳;且此种情况负载的轻重对电路影响也不大,无需辅助电路,简化了电路结构。

谐振变换器的驱动信号由芯片IR2153提供。IR2153是为高压、高速功率MOSFET管或IGBT(绝缘栅双极晶体管)提供驱动集成电路。IR2153具有自振荡和外接同步振荡功能,振荡频率为:

改变外围电路中RT、CT的参数,就可以得到不同频率的驱动信号。IR2153提供了1.2μs的死区时间,无需额外设计死区电路。半桥电路的两个MOSFET管分别由IR2153的管脚5和管脚7驱动,为谐振变换器提供激励源。电路原理图如图6所示。在设计参数时,式(3)中的fc取值为超声电机的谐振频率。

2 试验测试

图7为IR2153集成驱动电路高端输出的PWM波形,其幅值达到11 V,能保证MOSFET管良好导通。图8为LLC谐振网络与超声电机组成的LLCC谐振网络工作在超声电机谐振点附近时的输出波形。从图8可知,在谐振的作用下,加在超声电机的驱动信号是正弦信号,而非传统设计的准正弦信号。

3 结语

针对传统电源的缺陷,提出了一种高效超声电机驱动电源电路,具备完善的浪涌保护和功率因数校正;通过采用集成控制IC芯片,简化电路结构,并利用超声电机的特性,结合LLC谐振电路特点,组成了LLCC谐振网络,通过理论分析,选定了利于实现零电压软开关的谐振工作状态,降低了损耗。利用制作的样板进行了实验验证,实验结果证明了电路的可行性和有效性,对超声电机驱动电源技术研究有一定参考价值。

摘要：为了解决传统超声电机驱动电源结构复杂、效率不高、使用不便、对浪涌无吸收能力的问题,提出了一种高效超声电机驱动电源电路。结合超声电机的特性和对驱动电源的性能要求,通过理论分析,在高效驱动电源电路应用了雷电浪涌保护技术、PFC技术、LLC谐振技术。完成了实际电路的设计,并利用TRUM-60型超声电机做了调试,得到的正弦驱动信号证明了电路的有效性。

关键词：超声电机,驱动电源,雷电浪涌保护,PFC技术,LLC谐振

参考文献

[1]赵淳生.面向21世纪的超声电机技术[J].中国工程科学,2002,4(2):86-91.

[2]夏长亮,郑尧,史婷娜.行波型超声波电机PWM驱动控制系统研究[J].电力电子技术,2001,35(3):14-16.

[3]史敬灼,王海彦.驱动超声波电机的推挽式变换器工作过程分析[J].电机与控制应用,2009,36(1):1-4.

[4]颜佳佳,阮新波,李华峰,黄卫清,赵淳生.超声电机的软开关驱动电路[J].中国电机工程学报,2009,29(3):109-114.

[5]顾和荣,张典范.PFC控制器ICE1PCS01在超声波电源中的应用[J].电力电子技术,2006,40(2):9-10.

[6]Jon Harper.LLC谐振转换器之分析[EB/OL].(2010-01-11)[2010-08-24].http://www.chinaaet.com/article/index.aspx?id=19406.

[7]朱立泓.LLC谐振变换器的设计[D].杭州:浙江大学,2006.

[8]王华云.超声波电机驱动控制系统研究[D].武汉:华中科技大学,2005.

[9]Bal G,Bekiroglu E.A highly effective load adaptive servo drive system for speed control of travelling-wave ultrasonic motor[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2005,20(5):1143-1149.

[10]Sashida T,Kenjo T.An introduction to ultrasonic motors[M].London:Oxford Clarendon Press,1993.

新型高效永磁汽车发电机 篇4

目前国内城市的所有公交车辆, 普遍采用电励磁式硅整流汽车发电机。由于城市公交人多车挤, 以及众多的红绿灯和停靠站, 发电机一般都处于低速 (1000~1200r/min) , 甚至怠速 (800r/min) 运转, 而传统的汽车发电机额定转速均较高 (2500~3500r/min及以上) , 低转速下发电机输出电压和输出功率均达不到额定值。这样, 发电机既不能为蓄电池充电, 也无力向点火系统和其他用电设备供电, 整个汽车所需要的电能只能由蓄电池来提供, 导致蓄电池本身频繁充/放电操作而大幅度缩短使用寿命。

为解决这个问题, 我们自主研制了两款新型永磁汽车发电机, 在保持原发电机定子结构基本不变的情况下, 对关键技术的转子结构进行了改进, 由稀土永磁Nb Fe B励磁取代过去的电励磁, 取消了滑环碳刷系统, 消除了碳足迹及火花等故障点和污染源, 节省了铜线材, 减轻了维护量, 整体结构简化, 效率提高。尤其重要的是, 新型高效永磁汽车发电机零电流转速很低, 具有优越的低速充电性能。

新型永磁汽车发电机结构

1.径向磁通空心转子式永磁发电机

永磁发电机转子通常为实心结构, 如内置式永磁型 (IPM) , 表面永磁型 (SPM) 以及镶嵌式永磁型 (ISPM) 等, 质量较大, 比功率 (W/kg) 相对较小。要提高比功率必须减轻质量, 我们研制的发电机转子采用空心结构, 转子铁心由圆环形硅钢片叠压而成, 通过压板和贯穿螺栓上下压紧。为防止轴向漏磁, 在压板与铁心端面之间用上下铝合金片加装隔磁。压板的中间圆孔与转轴配合, 并焊接固定。铁心外圆周均匀径向配置着极性交替相间的永磁钢 (磁极) 。为使结构紧凑、工艺简单化, 磁极与铁心的尺寸、形状均经过优化设计, 不仅磁钢用量少, 磁性能好, 而且质量减轻, 转子与定子之间气隙均匀, 加工安装简单可靠。整个发电机的比功率高, 在质量相同情况下能输出更大的功率。

2.切向磁通高气隙磁密永磁发电机

径向磁通的转子结构, 永磁钢工作于串联状态, 永磁体仅一侧截面提供发电机每极的气隙磁通。这里所述的切向磁通转子结构是轴向漏磁小、气隙磁密高、输出功率大的永磁发电机转子, 包括铁心、磁极和转轴。铁心由冷轧硅钢片冲制叠压而成, 硅钢片叠压后, 由螺栓贯穿固定。铁心外圆开有若干个梯形极槽, 极槽内嵌置有稀土永磁钢 (Nb Fe B) , 磁钢与极槽采用轻压配合, 梯形槽能防止运转中磁钢因离心力被甩出。铁心内部开有扇形孔, 旨在减小轴向漏磁, 起到隔磁作用, 同时也减轻了转子质量。

该永磁发电机转子采用优化的切向配置磁钢结构, 永磁体是并联的, 有两个截面对气隙提供每极磁通, 故充分发挥了永磁钢的磁性能, 可提高气隙磁密, 从而可提高输出功率。

上述两种转子结构的永磁发电机, 其定子绕组均可采用双层链式绕组。在定子铁心的36个槽中, 分上下两层嵌放线圈的两个有效边。线圈的一个有效边放在某一槽的上层, 另一个有效边放在相隔槽数Y=4的下层。双层绕组的线圈数目恰好等于定子槽数36。

这一双层链式绕组中, 为改善电动势和磁动势的波形 (接近正弦波) , 选用了合适的短距绕组, 不仅能提高电动机的电气性能, 而且可节省电磁线和减小绕组的漏电抗。此外, 双层绕组的所有线圈形状和尺寸都相同, 便于绕制, 端部排列整齐, 有利于散热和增加机械强度。线圈分布紧凑, 有效利用率高。对比相同功率的机组, 质量轻、尺寸小、节省铜线、硅钢片等, 降低了造价, 性价比高。

新型永磁汽车发电机的优越性

1.节能省油

零电流转速是指发电机输出额定电压时的最低转速。这是汽车发电机的一项重要的性能指标, 零电流转速优, 说明汽车发电机转子结构和工艺先进。以郑州宇通客车的2k W发电机 (JFZ276w4) 为例, 经过实测其零电流转速n0=1300r/min, 改进后的新型永磁发电机n0则下降到600r/min。也即在0~1300r/min转速范围内, 原发电机虽由发动机带动 (带传动) 运转, 但不能输出给蓄电池充电的功率, 相当于做无用功, 浪费发动机在此转速范围的耗油量。新型电动机在600r/min时就达到额定电压, 开始给蓄电池充电, 将做无用功的转速范围缩短一半以上。600~1300r/min范围内发动机为驱动发电机所消耗的油不再浪费, 也减小了有害的发热量。提前向蓄电池充电和向负载供电, 发电机输出的无用功变为有用功, 大幅度节约了汽油和提高了能源的利用效率。

有的厂家采取减小发电机带轮直径的方法, 来满足零电流转速要求。作为发动机负载的发电机, 其转速和输入功率是成比例的, 也就是说, 转速、电压虽达到要求, 此时发动机上所消耗的汽油也增加了。故此法治标不治本, 未能根本解决节油、节能问题。

2.延长蓄电池的使用寿命

现在汽车上的蓄电池大多数采用技术成熟的铅酸蓄电池。据统计, 铅酸蓄电池完全充/放电循环寿命为300次左右。或通常使用情况下可用1.5~2年。城市公交车辆因较多行驶在偏低的转速下, 以郑州市公交总公司数千公交车的统计数据为例, 一般的更换周期为1年。

发电机零电流转速偏高, 势必导致蓄电池工作强度大。蓄电池的频繁充/放电或长时间为负载供电, 因而导致过度的放电。当过度放电到其电压超过允许值后, 会使得蓄电池内部大量的硫酸铅被吸附到蓄电池的阴极表面, 在阴极形成硫酸盐化。作为绝缘体的硫酸铅必然对蓄电池的充/放电性能产生负面影响。因此, 在阴极上形成的硫酸盐越多, 蓄电池内阻越大, 电池的充放电性能就越差, 使用寿命必然会缩短。

采用新型高效永磁汽车发电机, 因其零电流转速显著降低, 具有优越的低速充电性能, 使蓄电池的充放电特性大幅度改善, 能确保蓄电池经常处于充足电状态, 有效防止了电池的极板硫化, 可确保延长蓄电池的使用期限, 大量节约了维修费用。

3.显著的经济效益

我们开发的新型高效永磁汽车发电机, 在原电励磁汽车发电机的基础上, 利用永磁技术进行改进, 使整体结构紧凑坚固、质量轻;比功率、输出功率、运转效率等各项指标参数均明显改善, 具有优越的低速充电性能。

结语

此产品保留原来发电机的定子结构, 仅对转子的铁心、磁钢的形状尺寸及其配置进行优化设计。加工工艺简单, 易于安装、批量生产, 成本低廉。此外, 勿需添置昂贵的OEM设备, 可节省大量投资。

TI引领高效电机控制芯片技术 篇5

鉴于变频技术的主流地位和相应电机控制技术的重要性, 刚在珠海落下帷幕的2012国际制冷技术交流会首次举办“电控技术”专题研讨会, 邀请了TI公司 (唯一的半导体芯片供应商) 作为大会的支持单位和学术演讲单位, 与制冷和空调行业的专家、学者、研发人员, 共同探讨高效电机控制技术的最前沿课题和成果。

中国在电机控制领域具有非常重要的位置, 全球每年80亿只电机的产量中就有70亿只是中国制造的。对于高效电机部分, 永磁同步电机目前是主流。“但由于永磁电机与价格波动很大的稀土材料密切相关, 因此对行业带来了一些影响和波动, 令我们更加谨慎来看这种高效电机未来的发展。”TI半导体事业部MCU应用部门经理谭博士在会上指出。

高效电机的节能经济分析及应用 篇6

目前, 中国能源消耗占世界消耗总量的20%, 温室气体排放居世界首位, 节能减排刻不容缓, “十二五”规划纲要中将节能减排放在首位。电机作为重要的工业能耗设备, 广泛应用于流体机械领域, 其产量的增长速度直接反映国民经济的增长速度。电机系统具有巨大的市场空间和节能潜力, 电机系统节能工程已被列为“十二五”十大重点节能工程之一, 是国家实施节能减排既定工作的重点关注领域。

1 国内电机应用现状

目前, 中国生产和在用的电机以Y系列为主, 占据了近90%以上的市场份额, 效率平均值为87.3%左右, 中国在用高效电机比例仅占3%。近年来, 中国电机能效水平不断提高, 但总体水平仍然较低, 从电机自身效率看, 中国电机系统的运行效率比发达国家低3%~5%;从电机系统的运行效率看, 因匹配不合理、调节方式落后等原因, 中国电机系统运行效率仅为发达国家的80%~90%。

普通电机的大量使用造成巨大用电浪费。若电机能效水平提高2%, 可在全国范围内实现节电200×108k W·h, 相当于1×104MW装机容量的火力发电厂的年发电量。因此, 工业领域电机能效水平的提高, 不仅直接关系到工业能耗水平, 而且对社会整体用电效率具有很大影响。通过大力推广高效电机, 淘汰在用普通电机, 对现有普通电机进行改造等方式能够促进电机系统效率的提高, 对节约电能意义非常重大。推广使用高效电机既可节约大量电能, 还可带动压缩机、水泵、风机等设备提高能效水平, 进而提高中国整个装备制造业的能效水平。

2 高效节能电机的原理及效率分析

高效节能电机, 是采用新型电机设计、新工艺及新材料, 通过降低电磁能、热能和机械能的损耗, 提高输出效率。

提高电机的效率主要是降低电机的五种损耗, 即定子绕组损耗、转子绕组损耗、铁心损耗、风摩损耗和杂散损耗[1]。因此, 电机效率的提高主要从减少损耗入手, 高效电机对降低5种损耗的主要措施有:a) 更换磁性槽楔, 可使磁性槽楔气隙密度分布趋于均匀, 缩短有效气隙长度, 减少空载电流, 改善功率因数;b) 降低铁心损耗, 使用低损耗、高磁感的冷轧无取向电工钢替代高损耗的热轧电工钢, 损耗降低幅度能够达到20%;c) 增加定子和转子的有效材料用量, 改进线圈结构, 增加铜线截面, 减少铜耗, 提高制造精度, 降低杂质损耗;d) 降低机械损耗, 通常包括通风系统损耗及轴承摩擦损耗, 随着电机容量的增加, 其在总损耗中比重也随之增大。通过改善通风结构、改进风扇结构、减小风扇尺寸等措施, 损耗降低幅度能够达到35%;e) 降低杂散损耗, 包括杂散铁损和杂散铜损, 能耗量占总损耗的10%~15%。

与普通电机相比, 高效节能电机的节能效果非常明显, 通常情况下效率可平均提高4%, 总损耗比普通系列电机降低20%以上, 节约电能15%。电机的节能效果如图1所示, 随着高效电机的运行时间越长, 节电效果越明显[2]。

中国目前大批量生产的Y、Y2、Y3系列及J02系列三相异步电机为普通效率的电机产品;YE2、YX3系列为高效率三相异步电机产品, YE3系列等为超高效率产品, 如表1所示。

以六安江淮电机厂的Y系列普通电机、YE2系列高效电机、YE3系列超电机为例, 详细介绍其功率及各项技术数, 如表2所示, 并分析其各类电机的效率。六安江淮电机厂普通电机主要以热轧硅钢片为导磁材料, 高效电机主要以冷轧硅钢片为导磁材料, 见图2。

由表2和图2可看出, 六安江淮电机厂的Y系列普通电机平均效率为89.2%、YE2系列高效电机平均效率可达91.2%、YE3系列超高效电机平均效率可达92.6%, 高于国内目前的平均水平。普通电机更换为超高效电机, 效率可提高3.4%, 运行时间越长, 节能效果越好。

另外, 高效电机的效率明显比普通电机的效率高。电机额定功率越低, 其效率提高的幅度越大;反之, 电机额定功率越高, 其效率提高幅度越小, 主要原因是低功率电机损耗所占比例较高, 所以额定功率越低的电机, 更换为高效电机越好。

3 高效节能电机的应用

目前, 首都航天机械公司动力供应车间供冷工段低压电机型号主要Y2系列, 该工段主要厂房的供冷工作, 目前有8台电机, 3台Y-315M-4的电机, 运行时2用1备, 5台Y-250M-4的电机, 运行时4用1备, 每年供冷时间为120 d, 每天24 h, 年耗电量达到120×104k W·h。按照《工业和信息化部国家质量监督检验检疫总局关于组织实施电机能效提升计划 (2013年至2015年) 的通知》, 该系列电机属于普通淘汰电机。

针对上述问题, 经过调研、比较, 对供冷工段原有电机进行一对一更换。电机改造方案如表3所示。

超高效电机发展较为成熟, 改造方便, 运行稳定可靠, 完全适合长期运行的工况。电机安装尺寸符合IEC标准, 与原系列电机相同。

4 应用效果分析

4.1 工程项目投资

工程项目总费用为16×104元, 主要包括YE3-250M-4购置费用7×104元, YE3-315M-4购置费用9×104元, 生产厂家负责安装、调试。

4.2 经济效益

4.2.1 节电量理论计算

选用超高效电机比普通电机1 a的节电量、电费如式 (1) 所示:

式 (1) 和式 (2) 中, W表示年节电量, k W·h;T表示年运行时间, h;PN表示电机额定功率, k W;F表示电机平均负载率, F≤1;ηL表示普通电机效率, %;ηH表示高效电机效率, %;Ce表示电价, 元/ (k W·h) ;MY表示年节电费, 元。

根据电机的实际运行情况, 经计算, 55 k W电机每年可节电14 466 k W·h, 132 k W电机每年可节电17 863 k W·h, 改造项目每年可节省总电量32 392k W·h。首都航天机械公司现用电价为1.47元/ (k W·h) , 经计算年节电费为47 523元, 结合国家的财政补贴政策及原电机折旧费, 可使投资回收期控制在3 a以内。

4.2.2 年耗电量的实际数据对比

根据改造前后的实际耗电量, 每年可节省电量30780 k W·h, 其数据如表4所示。

通过对改造后理论耗电量和实际耗电量的对比可知, 两种计算方法的节电价值大体相当, 超高效电机可提高效率2.6%左右, 达到了节约能源的目的。

5 结语

推广使用高效电机对于中国当前的节能减排具有重要意义。通过对普通电机进行改造, 能够有效地降低能源消耗, 提高能源利用效率, 有利于改善环境, 这对于贯彻节能减排国策, 减少企业经营成本, 提高企业经济效益具有重要意义。

参考文献

[1]李发海, 朱东起.电机学[M].北京:科学出版社, 2001.

[2]李孟波.浅谈高效节能电机在电厂中的应用[J].电源技术应用, 2013 (2) :168.

高效电机 篇7

随着全球经济的不断发展, 全世界对能源需求的不断提高, 能源短缺问题已变得日益突出。如何采取有效措施降低能源消耗和提高能源使用效率已成为目前国际社会发展所面临的一项极为紧迫的任务。据可靠数据统计, 2010年我国全社会耗电量已达到4.19万亿千瓦时, 其中工业耗电量占总耗电量的70%, 而电机系统的耗电量则又占工业总耗电量的60%～70%。我国电机多为普通效率电机, 其平均效率为87%, 而发达国家早已推行的高效电机效率已达到91%以上, 美国的超高效电机效率更是达到93%, 比我国高3%～5%。系统运行效率, 比我国高25%～30%。电机及系统节能空间巨大, 是单位GDP能耗降低20%的重要手段, 低碳经济的重要组成部分。因此进一步加大高效节能电机的研制和推广力度, 在整个节能降耗工作中具有相当重要的意义。

1 高效电机的特点

高效 (IE2) 笼型感应电机与普效 (IE1) 电机相比有如下特点[1]:

1) 效率高, IE2比IE1平均高3%, IE3比IE1平均高近5%左右;

2) 需要使用更多高质量的材料。IE2比IE1电机成本高25%～30%, IE3比IE1电机成本高40%～60%左右;

3) 优于运行温度较低, 电机寿命更长, 可降低维护成本;

4) 典型设计情况下起动电流较大些;

5) 转子惯量较大;

6) 额定负载下转速较高, 转差率较小。

高效电机寿命周期成本比普通的低效率电机低, 维护费用一般也低于低效电机, 从整个工作生命周期内实际节约的能耗成本要比采购成本高许多, 因此包括我国在内, 世界上许多国家都越来越重视高效率电机的研发及使用推广。

2 提高电机效率的方法

提高电机效率的关键技术就是如何大幅度降低电机各项损耗 (铁耗、铜耗、风摩损耗和杂散损耗等) , 这就要求对电机各类损耗产生的机理进行极其深入细致的研究, 充分挖掘降低各类损耗的潜力。因此, 电机效率的提高已不仅仅局限于电磁设计, 而是需要结合传统的电机设计模型建立更为精确的数学物理仿真模型, 并综合考虑工艺, 材料, 加工精度, 结构, 性价比等各种因素进行研究, 进而提出解决降低电机各种损耗的关键工艺和设计技术。

基于以上观点, 可将开展超高效电机研制工作中需要面临的关键技术简要概括为以下几方面。

2.1 合理的电机设计

1) 铁芯尺寸

通过适当加长铁芯来降低磁密可降低铁耗, 但材料成本会有所提高, 因此具体尺寸设计需要根据实际情况综合考虑。

2) 槽形

减小槽口宽可以降低定转子齿部平均磁密, 降低励磁电流以减小杂散耗;控制斜槽度, 则可大大削弱高次谐波磁场产生的附加转矩和齿谐波, 也能一定程度上降低杂散耗。

3) 槽配合

槽配合对电机性能有很大影响。采用近槽配合能降低杂散损耗, 效率、功率因素和启动性能都能得到很好的提高。

4) 绕组型式

“正弦”绕组采用不同的绕组匝数和结构形式, 使用“正弦”绕组可以有效削弱合成磁场中的高次谐波, 削弱杂散附加损耗。

5) 气隙

适当增大气隙可一定程度上降低电机杂散耗, 提高效率。

注:检测方法符合IEEE112-B

6) 风扇结构

在保证电机温升的前提下可以通过减少叶片外径、增大叶片宽度、增加叶片数量, 使用后倾式风扇等手段可有效降低风摩耗。如2极电机采用不可逆的后倾式风扇, 可使风量不变, 风摩耗降低20%[2]。

7) 使用磁性槽楔

电机开槽后会使气隙磁导变得不均匀, 表面损耗增大, 如果采用磁性槽楔相当于缩小了槽口尺寸, 可以有效减弱齿槽效应, 从而降低表面损耗和铜耗。

2.2 合适的选材

1) 电工钢

高导磁率、低铁损的高效硅钢可以有效降低激磁电流, 使定子铜耗变小;使用薄硅钢片, 可以减少电机涡流损耗, 从而减少铁损耗, 提高电机效率。

2) 铜线

选用低电阻率铜线可以最大程度降低定子铜耗, 提高电机效率。

3) 转子

使用纯度较高的铸铝转子可有效降低转子导条电阻率。在小功率电机中如果直接采用铸铜转子可有效降低电阻率, 进而可以大大降低转子铜耗。

4) 其他配件

选用优质低摩擦轴承、高质量球轴承, 减少摩擦和振动、摩擦阻力小的密封圈和润滑脂。

2.3 优良的加工和装配工艺

1) 定转子加工

冲床冲剪方式加工的片子边缘因发生弹性变形而产生内部应力, 应力的存在会导致硅钢片磁性能降低, 进而使定子铜耗增加。如果对冲剪成的定转子进行去应力退火可有效降低硅钢片铁损并提高硅钢片导磁性能。另外, 如果使用高速冲床或是使用线切割、激光切割方式将有效减少和避免铁芯加工过程中应力产生导致的电机铜耗增加。冲片不良易导致硅钢片毛刺过大, 叠压系数降低, 定子齿、轭部的截面积减小, 磁通密度增大, 导致激磁电流增大, 功率因素降低, 造成定子铜耗增大, 电机效率降低, 如果使用线切割或激光切割方式将有效消除毛刺引起的铜耗, 使电机效率得以提高。

2) 转子表面处理

通过氧化处理、脱壳处理、转子表面焙烧、碱洗等方法可有效增加铸铝导条与铁芯间的接触电阻, 能有效降低杂散损耗。

3) 转子的平衡控制

转子的平衡分静平衡和动平衡两种, 良好的平衡性能是降低机械耗的有效办法。

4) 装配偏心控制

采用热套工艺减小压定子产生的机壳变形和装配偏心;使用硬度较高的合金端盖, 尽可能减少偏心, 可有效减小偏心照成的机械耗增大。

5) 转子轴向间隙的消除

使用波形弹簧垫圈或三点式弹性垫圈可有效减小因轴向间隙引起的机械耗。

6) 零部件尺寸精度控制

轴承与轴承室选用合理的公差配合, 尽量采取中间公差, 保证零部件在运输和装配过程中不发生变形, 将有效降低电机机械耗。

3 效率检测方法

随着各国对高效电机研发重视程度的日益提高, 选择何种效率试验方法成为高效电机研制和推广的一项关键问题。国际上当前采用的电动机效率测试标准差异不大, 影响最终效率测试结果的最大的差别在于杂散损耗的测定。国际电工委员会制定的标准IEC60034-2标准规定负载杂散损耗为输入功率的0.5%, 日本JEC37标准则规定负载杂散损耗为0。美国电气制造者协会 (NEMA) 制定的IEEE112-B标准规定负载杂散损耗采用输入输出法测定。近年来, 相关研究人员对几个标准做了大量实验比对工作, 通过对研究结果的分析, 得出结论是JEC37标准检测的效率最高, IEC60034-2标准所测效率则比IEEE112-B标准所测效率要高。表3和表4的数据可明显看出标准间的差异[3]。

我国目前的电机试验标准基本参考了美国和欧盟的实验标准, 在高效电机的检测中建议采用低不确定度的IEEE112-B法作为高效电机的检测方法, 能够得到比较符合实际的电机效率, 对电机效率的提高具有更为可靠的指导意义。该方法能够比较精确地判断电机运行状况, 相关方法已写入国家标准GB T1032-2005《三相异步电动机试验方法》。

4 结论

虽然提高电机效率的方法很多, 而且未来随着极低铁损和超高磁感硅钢片、低温超导材料, 稀土永磁等先进材料的应用必将使高效超高效电机的制造变得更加容易。但只有在使用合适的效率检测方法获得可靠的损耗值的基础上, 通过损耗改进方法的合理运用才能制造出低成本的高效和超高效电机。

摘要：从电机设计、选材、加工装配等方面简要介绍了电机提高效率的方法, 并介绍了高效电机效率测试方法, 为高效电机的研制和检测提供了参考。

关键词：高效电机,效率提高,效率检测

参考文献

[1]陈伟华, 李秀英, 姚鹏.电机及其系统节能技术发展综述[J].电气技术, 2008 (9) :13-22.

[2]贺胜强.浅谈提高小型电机效率的方法[J].电机技术, 2011 (1) :11-13.

高效电机 篇8

国家发展改革委员会于2005年启动了《节能中长期专项规划》十大重点节能工程, 其中的一项就是电机系统节能工程。我国对永磁同步电动机的研究起步较晚, 但发展迅速。作为一个稀土大国, 稀土资源丰富, 已探明的稀上储量占全世界稀上蕴藏总量的80%, 稀土永磁技术的研究优势得天独厚, 稀土永磁同步电动机正在逐步走向规模化生产。由于稀土永磁同步电动机结构复杂多样, 永磁材料的磁特性为各向异性, 使得稀土永磁同步电动机的设计变得比较复杂, 计算准确度比较差;另外, 设计不当易造成钕铁硼永磁体退磁, 影响电机效率。因此研究高效稀土永磁同步电机具有十分重要的意义。

2 永磁同步电机损耗分析

电机损耗是高效永磁同步电动机设计的关键问题之一, 电机的损耗主要有铜耗、铁耗、机械损耗和杂散损耗, 各种损耗占总损耗的比例随其功率而变化, 对于小功率永磁电机而言, 其损耗对电机效率影响非常大, 其中主要是铜耗与铁耗, 而机械损耗和杂散损耗一般都比较小。

2.1 铜耗分析

定子绕组铜耗主要为定子绕组在运行温度下电阻损耗, 铜耗Pcu的计算公式为 (1) :

式中:m为相数;I1为定子直流;R为定子直流电阻。

2.2 铁耗分析

铁耗包括交变主磁通在定子 (或转子) 铁心中产生的磁滞损耗和涡流损耗, 铁耗Piron的计算公式为 (2) :

式中:Ph为涡流损耗, Pe为磁滞损耗。

铁耗的计算主要由三种方法:经验公式法、测量线圈测电压法与有限元法。采用有限元法可计算出波形齿部和轭部的磁密分布, 进而计算其涡流损耗和磁滞损耗。

2.3 机械损耗分析

机械损耗包括轴承摩擦损耗、通风损耗, 机械损耗Pfw近似的计算公式为 (3) :

式中:k为机械损耗系数;Dr为转子外径;LFe为铁心有效长度;τp为电机的极距;ns为转速。

2.4 杂散损耗分析

杂散损耗又称附加损耗, 是由定子电流和转子永磁体产生的漏磁场及高次谐波磁场, 以及由气隙磁场变化而引起的损耗, 杂散损耗直接关系到电机效率的高低, 可从削弱谐波入手来减小杂散损耗。

3 提高永磁同步电机效率与功率因数分析

永磁电机的设计关键就是要获得高的效率与较大的功率因数, 提高稀土永磁同步电机效率与功率因数的途径较多, 但也比较复杂, 在提高某一性能的同时, 有可能会影响到电动机的其他性能, 因此必须综合考虑, 并根据动机的实际制造工艺, 采取相应的措施, 本文主要从以下几个方面来综合考虑。

3.1 降低永磁同步电机的损耗

从第一节分析可知, 要降低永磁同步电机的损耗主要是降低其铜耗与铁耗。降低铜耗可选用高性能的永磁材料, 永磁体选用高剩磁感应强度、高磁感应矫顽力、高磁能积的稀土永磁钕铁硼材料, 采用集中绕组型式以减少导线用量, 绕组线圈电阻降低, 并增大导体线径和增大槽面积等措施, 来降低永磁同步电机的铜耗。降低铁耗, 一般采用单位损耗较小的铁磁材料, 永磁同步电动机由于采用永磁体励磁, 谐波含量比较丰富, 因此要减小谐波造成的附加铁耗, 铁心材料可选用高性能的硅钢片。

3.2 合理选择气隙长度

虽然稀土永磁同步电动机功率因数受气隙的影响要比普通异步电动机小, 但适当加大气隙长度占可在一定程度上减小电动机的杂散损耗。因此, 为了减小气隙谐波引起的杂散损耗, 降低电动机的振动与噪声, 以及便于电动机的装配, 其气隙长度往往比同规格的感应电动机的气隙稍微大些。

3.3 选择合适的空载反电势

空载电势是稀土永磁同步电动机最关键的参数之一, 合理的空载电势取值可以提高电机的效率, 降低稀土永磁体的用量。空载电势选取主要应该考虑以下几方面的影响:⑴在较宽的负载变化范围, 有较高的功率因数和效率;⑵要满足电机的启动要求;⑶要满足电机的过载要求;⑷永磁体用量要尽量少。

4 永磁同步电机结构设计

永磁同步电动机主要由定子、转子、机座、端盖等部件构成, 永磁电机的结构设计主要是定子型号的确定与转子的结构设计, 永磁同步电动机的定子一般与三相异步电动机相同, 采用同型号的机座即可, 由定子铁心和定子绕组构成。转子主要由永磁体、转子铁心和转轴构成, 转子设计是永磁同步电机设计的关键。

4.1 定子结构设计

本次设计的是5.5KW的异步启动永磁同步电机, 采用Y132M2-6型号机座, 定子槽型与同容量异步感应电机大致上相同, 本设计选用梨形槽, 定子冲片结构基本上也相同, 此处采用叠片结构。根据异步起动永磁同步电机的需要, 定子槽数设定为36个, 定子每极每相槽数q为 (4) :

式中:z1为定子槽数, z1=36;m为相数, m=3;p为极对数, p=3。

采用短距绕组结构, 节距为y1=5, 采用了双层叠绕组, 每槽导体数Ns=20, 采用Y形连接。

4.2 转子结构设计

异步起动永磁同步电动机同样也能够采用与异步感应电机相类似的转子槽形, 这里采用平底槽, 槽内注铜形成鼠笼条。永磁体采用内置径向式转子磁路结构, 设计成矩形结构放置在转子上, 总体结构如图1所示。

4.3 永磁体尺寸设计

有了高性能永磁材料, 还要充分、合理地利用永磁体。稀土永磁电机中, 永磁体尺寸的设计影响到电机的各项性能指标与经济指标, 是设计中的关键问题之一。本设计中用永磁体的矩形结构取代通常的瓦片形结构, 能降低磁钢材料的加工用量。

永磁电机的体积计算式为[5]:

式中:为电机的额定容量;PN为空载漏磁系数;σ0为直轴电枢磁势折算系数;kad为电机短路时每对极的永磁体磁势为直轴电枢磁势的倍数;kfd为频率;ku为电压系数;kΦ为气隙磁通波形系数;为电机空载时磁感应强度标么值;bm0为电机短路时永磁体工作点退磁磁场强度标么值;hmk为永磁体的最大磁能积。

上述公式中有些参数在电机初始设计时不能确定, 应用性不强。实际设计中可使用以下几个计算公式[6], 永磁体磁化方向厚度的计算公式为:

式中:

为永磁体磁化方向的厚度系数, 为永磁体的相对磁导率, μr为安全系数, km为磁路饱和系数, ks为卡特系数, kδ为极弧系数, αp为计算极弧系数, σ0为空载漏磁系数;δ为气隙长度。

永磁体宽度尺寸的计算公式为 (7) :

式中:

为永磁体的宽度系, Lef为铁心有效长度, lm为永磁体长度;τ为极距。

永磁体用量 (体积) 为 (8) :

式中:

为永磁体体积用量系数;为电机气隙体积, Dl1为电枢直径。

通过计算并考虑裕量, 可得出本电机的永磁体的尺寸为:hm=5.5mm, bm=36mm, 采用35UH永磁体材料。

4.4 气隙长度选取

永磁同步电动机的气隙长度是一个十分重要的尺寸参数, 通常比同容量的感应电动机的气隙长度要大0.1～0.3mm, 能够有效降低永磁同步电动机的杂散损耗, 同时使电机的装配工艺简便化, 此处气隙长度取δ=0.5mm。

5 实验研究与分析

电机试验是新型电机研发过程中的重要组成部分, 一款新型电机从设计、制造、试验到应用, 试验过程的作用举足轻重, 不可或缺。与传统感应电机的相比, 永磁电机试验要求具有较大的独特性。通过试验测试系统, 依据相关的国家标准和国际先进国家的有关标准, 完成永磁同步电动机的空载反电势的测试与负载试验。测得异步启动永磁同步电机的各项性能指标为:效率=0.908, 功率因数=0.991, 空载反电动势E0=194.2V, 最大转矩倍数Tmax=2.723, 起动电流Ist=127.78A, 起动电流倍数Ist*=12.68, 起动转矩倍数Ts t*=3.5 9, 符合永磁同步电机效率高、功率因数高、启动转矩高等要求。

6 结论

本文提出了一种实用的永磁同步电动机的工程设计方法, 通过分析提高永磁电机综合性能的措施, 利用Ansoft的RMxprt软件进行了永磁电机结构的设计, 通过实验分析证明该方法确定的设计方案精确可靠, 对指导工程设计具有很大的现实意义。

摘要：本文提出了一种工程实用的永磁同步电动机设计方法, 通过分析影响永磁电机力能性能的因素, 利用Ansoft软件进行永磁电机结构的辅助设计, 并通过实验测试, 确保了设计方案的可靠, 对指导永磁电机工程设计具有较大的现实意义。

关键词：永磁同步电机,力能性能,永磁体计算,Ansoft,结构设计

参考文献

[1]陈世坤.电机设计[M].北京:机械工业出版社, 1990.

[2]Naomitsu Urasaki, Tomonob Senjyu, Katsumin Uezato.A Novel Calculation Method for Iron Loss Resistance Suitable in Modeling Permanent Magnet Synchronous Motors.IEEE Trans.On Energy Conversion.2003, 18 (1) :41-47.

[3]Pia Salminen.Fractional Slot Permanent Magnet Synchronous M o t o r s F o r L o w S p e e d Applications.2004:58-60.

[4]谢远党.三相异步电动机杂散损耗的研究[J].江海洋学院学报.2004, 23 (1) :94-98.

[5]唐任远.现代永磁电机理论与设计[M].北京:机械工业出版社, 2006