永磁同步電動機設計關(guān)鍵技術(shù)與方法研究

永磁同步電動機設計關(guān)鍵技術(shù)與方法研究一、本文概述《永磁同步電動機設計關(guān)鍵技術(shù)與方法研究》一文旨在深入探討永磁同步電動機（PMSM）設計的核心技術(shù)和方法。永磁同步電動機作為一種高效、節(jié)能的電機類型，在新能源汽車、風力發(fā)電、工業(yè)自動化等領域得到了廣泛應用。本文將從永磁同步電動機的基本原理出發(fā)，分析其設計過程中的關(guān)鍵技術(shù)，包括電磁設計、熱設計、機械設計等方面，并探討相應的設計方法和優(yōu)化策略。文章首先將對永磁同步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理進行介紹，為后續(xù)的設計研究提供理論基礎。接著，將重點分析電磁設計過程中的繞組設計、磁路設計以及電磁場計算等關(guān)鍵技術(shù)，討論如何通過合理的電磁設計提高電機的性能。同時，考慮到電機在實際運行中的熱問題，文章還將探討熱設計的相關(guān)技術(shù)和方法，包括熱阻計算、散熱結(jié)構(gòu)設計等，以確保電機在長時間運行中的穩(wěn)定性和可靠性。文章還將對永磁同步電動機的機械設計進行深入研究，包括材料選擇、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、強度分析等方面。通過對機械設計的優(yōu)化，可以提高電機的機械強度和振動噪聲性能，進一步提升其在實際應用中的表現(xiàn)。文章將總結(jié)永磁同步電動機設計的關(guān)鍵技術(shù)和方法，并展望未來的發(fā)展趨勢和應用前景。通過本文的研究，旨在為永磁同步電動機的設計提供理論支持和指導，推動其在各個領域的廣泛應用和發(fā)展。二、永磁同步電動機設計基礎永磁同步電動機（PMSM）的設計涉及到電磁設計、機械設計、熱設計以及控制系統(tǒng)設計等多個方面，是一個復雜而系統(tǒng)的工程。在設計過程中，需要遵循一定的設計原則和方法，以確保電動機的性能達到最佳。電磁設計是永磁同步電動機設計的核心。這包括繞組設計、磁路設計、槽配合設計以及電磁參數(shù)優(yōu)化等。繞組設計需要考慮到電動機的額定電壓、額定電流以及電流密度等因素，以確保電動機在正常工作條件下具有足夠的電磁轉(zhuǎn)矩。磁路設計則主要涉及到永磁體的選擇、磁路結(jié)構(gòu)的設計以及氣隙的確定等，這些都會直接影響到電動機的性能。槽配合設計則需要考慮到電動機的極數(shù)、槽數(shù)以及槽型等因素，以減小齒槽轉(zhuǎn)矩和電磁噪聲。電磁參數(shù)優(yōu)化則是通過調(diào)整電磁設計方案，使得電動機在效率、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)矩脈動等方面達到最佳。機械設計是永磁同步電動機設計的另一個重要方面。這包括定子、轉(zhuǎn)子、軸承、端蓋等部件的設計。定子設計需要考慮到電磁性能和機械強度，轉(zhuǎn)子設計則需要考慮到永磁體的安裝和固定方式，以及轉(zhuǎn)子的動平衡問題。軸承和端蓋的設計則需要考慮到電動機的密封性、散熱性以及裝配工藝等因素。熱設計是永磁同步電動機設計中不可忽視的一部分。電動機在工作過程中會產(chǎn)生熱量，如果不能及時散出，就會導致電動機溫升過高，進而影響到電動機的性能和壽命。因此，熱設計需要考慮到電動機的散熱結(jié)構(gòu)、散熱面積、散熱路徑等因素，以確保電動機在工作過程中具有足夠的散熱能力?？刂葡到y(tǒng)設計是永磁同步電動機設計的另一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)?？刂葡到y(tǒng)需要實現(xiàn)對電動機的精確控制，包括轉(zhuǎn)速控制、位置控制、轉(zhuǎn)矩控制等。控制系統(tǒng)設計需要考慮到控制策略的選擇、控制算法的實現(xiàn)、功率電子器件的選擇以及控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性等因素。永磁同步電動機的設計是一個涉及多個方面的復雜工程。在設計過程中，需要遵循一定的設計原則和方法，以確保電動機的性能達到最佳。還需要不斷研究和探索新的設計理論和方法，以推動永磁同步電動機技術(shù)的不斷發(fā)展和進步。三、永磁同步電動機設計關(guān)鍵技術(shù)永磁同步電動機（PMSM）的設計涉及多個關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)直接影響到電機的性能、效率和可靠性。以下是永磁同步電動機設計中的幾個關(guān)鍵技術(shù)：永磁體是PMSM的核心部件，其性能直接決定了電機的性能。因此，選擇合適的永磁材料以及優(yōu)化永磁體的形狀和尺寸是設計過程中的關(guān)鍵。常用的永磁材料有釹鐵硼（NdFeB）、釤鈷（SmCo）等，它們具有高剩磁、高矯頑力和高能量密度的特點。通過優(yōu)化永磁體的形狀和尺寸，可以提高電機的氣隙磁密，從而提高電機的轉(zhuǎn)矩和效率。繞組是PMSM的另一個重要部分，其設計直接影響到電機的電磁性能和熱性能。繞組的設計需要考慮匝數(shù)、線徑、槽型等因素。通過優(yōu)化繞組的設計，可以提高電機的電磁性能，同時降低電機的銅耗和溫升。槽型和極數(shù)的選擇直接影響到PMSM的電磁性能和機械性能。不同的槽型和極數(shù)組合會對電機的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、效率等性能產(chǎn)生影響。因此，需要根據(jù)電機的具體應用場景和性能要求，選擇合適的槽型和極數(shù)組合。PMSM在運行過程中會產(chǎn)生大量的熱量，如果不能有效地散發(fā)這些熱量，就會導致電機溫度升高，從而影響電機的性能和可靠性。因此，熱設計與散熱優(yōu)化是PMSM設計中的另一個關(guān)鍵技術(shù)。通過合理的熱設計和散熱優(yōu)化，可以提高電機的熱性能，保證電機在長時間運行過程中保持穩(wěn)定性和可靠性。雖然控制系統(tǒng)不是PMSM本身的設計內(nèi)容，但它對電機的性能和運行穩(wěn)定性有著重要影響。一個優(yōu)秀的控制系統(tǒng)可以有效地控制PMSM的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和電流等參數(shù)，從而實現(xiàn)電機的精確控制和高效運行。因此，在PMSM設計過程中，需要考慮與控制系統(tǒng)的匹配和協(xié)調(diào)。永磁同步電動機設計涉及多個關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)之間相互關(guān)聯(lián)、相互影響。在設計過程中，需要綜合考慮這些因素，以實現(xiàn)電機的最佳性能和可靠性。四、永磁同步電動機設計方法與研究永磁同步電動機（PMSM）的設計涉及多個關(guān)鍵技術(shù)和方法的綜合運用。這些技術(shù)和方法不僅影響電機的性能，還直接關(guān)系到其在實際應用中的效率、可靠性和經(jīng)濟性。PMSM的設計必須從電機的電磁設計開始。這包括繞組設計、磁路設計以及電磁參數(shù)的優(yōu)化。繞組設計需要考慮到電流的分布、銅損和溫升等因素，以最大化電機的效率。磁路設計則關(guān)注磁通的分布和磁場的優(yōu)化，以提高電機的轉(zhuǎn)矩密度和功率因數(shù)。電磁參數(shù)的優(yōu)化則涉及到電機的尺寸、材料選擇以及工作點的設定，以實現(xiàn)電機的最佳性能。熱設計是PMSM設計中的重要環(huán)節(jié)。由于電機在工作過程中會產(chǎn)生熱量，如果不能有效地散熱，將會導致電機性能下降甚至損壞。因此，熱設計需要綜合考慮電機的結(jié)構(gòu)、材料、冷卻方式以及工作環(huán)境，確保電機在持續(xù)工作時能夠保持良好的熱穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)設計也是PMSM設計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。結(jié)構(gòu)設計需要考慮到電機的機械強度、振動噪聲以及裝配工藝等因素。機械強度的設計需要保證電機在高速運轉(zhuǎn)時不會發(fā)生破壞，振動噪聲的控制則需要通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計和材料選擇來實現(xiàn)，而裝配工藝的設計則需要考慮到生產(chǎn)效率和成本等因素?？刂撇呗缘脑O計也是PMSM設計中的重要組成部分?？刂撇呗缘脑O計需要考慮到電機的動態(tài)性能、調(diào)速范圍以及運行穩(wěn)定性等因素?，F(xiàn)代PMSM通常采用先進的控制策略，如矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等，以實現(xiàn)電機的高性能運行。PMSM的設計是一個復雜而系統(tǒng)的工程，需要綜合運用電磁設計、熱設計、結(jié)構(gòu)設計和控制策略設計等多種關(guān)鍵技術(shù)和方法。通過不斷的研究和創(chuàng)新，我們可以不斷提升PMSM的性能，推動其在各個領域的廣泛應用。五、永磁同步電動機發(fā)展趨勢與展望隨著全球能源問題的日益嚴峻，永磁同步電動機作為一種高效、節(jié)能的驅(qū)動方式，其發(fā)展趨勢和前景備受關(guān)注。在科技不斷進步的背景下，永磁同步電動機的設計關(guān)鍵技術(shù)與方法也在不斷地優(yōu)化和創(chuàng)新。高效能與節(jié)能技術(shù)的提升：隨著材料科學和電磁設計理論的進步，永磁同步電動機的能效比將得到進一步提升。新型的永磁材料和優(yōu)化的電磁設計，使得電動機在保持高轉(zhuǎn)矩的同時，能夠降低鐵損和銅損，從而實現(xiàn)更高的效率。通過優(yōu)化冷卻系統(tǒng)和熱管理策略，可以有效降低電動機的工作溫度，進一步提高其可靠性和壽命。智能化與集成化：隨著智能制造和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，永磁同步電動機的智能化和集成化程度將不斷提高。智能化的電動機可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控、故障診斷和自適應控制等功能，提高電動機的運行效率和穩(wěn)定性。同時，通過將電動機與其他控制系統(tǒng)和傳感器進行集成，可以實現(xiàn)更加緊湊和高效的驅(qū)動系統(tǒng)。寬速域與高性能：隨著電動汽車、風力發(fā)電等領域?qū)τ来磐诫妱訖C性能要求的不斷提高，寬速域和高性能成為電動機發(fā)展的重要趨勢。通過優(yōu)化電磁設計、提高材料利用率和控制策略的創(chuàng)新，可以實現(xiàn)電動機在寬速域內(nèi)的高效穩(wěn)定運行，并滿足各種復雜工況下的高性能需求。環(huán)境友好與可持續(xù)發(fā)展：隨著全球環(huán)保意識的提高，永磁同步電動機的環(huán)境友好性和可持續(xù)發(fā)展性成為關(guān)注的焦點。通過使用環(huán)保材料和低碳制造工藝，降低電動機的生產(chǎn)過程中的能源消耗和環(huán)境污染。同時，通過回收和再利用廢舊電動機中的永磁材料和其他組件，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用，促進電動機產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。永磁同步電動機在未來將繼續(xù)朝著高效能、智能化、集成化、寬速域和環(huán)境友好的方向發(fā)展。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷突破和創(chuàng)新，永磁同步電動機將在能源轉(zhuǎn)換和驅(qū)動領域發(fā)揮更加重要的作用，為推動全球能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展做出重要貢獻。六、結(jié)論經(jīng)過對永磁同步電動機設計關(guān)鍵技術(shù)與方法的研究，本文深入探討了永磁材料選擇、電機結(jié)構(gòu)設計、電磁設計、熱設計、控制策略以及優(yōu)化設計等多個方面的關(guān)鍵技術(shù)。這些技術(shù)對于提高永磁同步電動機的性能、效率和可靠性具有重要意義。在永磁材料選擇方面，本文分析了不同永磁材料的性能和特點，指出了釹鐵硼永磁材料在高性能永磁同步電動機中的優(yōu)勢。在電機結(jié)構(gòu)設計方面，通過對比分析了不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，提出了一種新型的電機結(jié)構(gòu)，有效提高了電動機的轉(zhuǎn)矩密度和效率。在電磁設計方面，本文研究了繞組設計、極槽配合、氣隙大小等因素對電動機性能的影響，提出了一種優(yōu)化電磁設計方案，有效提高了電動機的功率因數(shù)和效率。在熱設計方面，通過對電動機熱性能的分析，提出了合理的散熱結(jié)構(gòu)和熱管理策略，有效降低了電動機的溫升。在控制策略方面，本文研究了矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等先進控制方法，并分析了它們在永磁同步電動機中的應用。通過對比分析，提出了一種適用于高性能永磁同步電動機的控制策略，有效提高了電動機的動態(tài)響應和調(diào)速性能。在優(yōu)化設計方面，本文利用有限元分析等方法對電動機進行了多目標優(yōu)化設計，得到了最優(yōu)的設計參數(shù)組合。通過優(yōu)化設計，不僅提高了電動機的性能，還降低了制造成本。本文對永磁同步電動機設計關(guān)鍵技術(shù)與方法進行了深入研究，提出了一系列創(chuàng)新性的設計方案和優(yōu)化策略。這些成果對于推動永磁同步電動機技術(shù)的發(fā)展和應用具有重要意義，也為后續(xù)研究提供了有益的參考和借鑒。參考資料：稀土永磁同步電動機具有高效率、低能耗、高性能等優(yōu)點，因此在現(xiàn)代工業(yè)及家電領域得到廣泛應用。隨著市場競爭的加劇，對稀土永磁同步電動機的性能和效率提出更高的要求。優(yōu)化設計作為提高電機性能的關(guān)鍵手段，顯得尤為重要。本文將介紹稀土永磁同步電動機的基本原理、優(yōu)化設計方法、控制策略以及具體實施方案，最后結(jié)合案例分析優(yōu)化設計的實際效果。稀土永磁同步電動機是一種采用稀土永磁材料制造的高性能電動機。其基本原理是利用永磁體產(chǎn)生恒定的磁場，使電動機的轉(zhuǎn)子與定子保持同步，從而實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。在結(jié)構(gòu)上，稀土永磁同步電動機主要由定子、轉(zhuǎn)子和軸承組成，其中定子包括鐵芯和線圈，轉(zhuǎn)子則由永磁體和硅鋼片組成。優(yōu)化設計的目的是在保持電機基本原理和結(jié)構(gòu)的前提下，通過調(diào)整設計參數(shù)，以提高電機的性能和效率。以下是優(yōu)化設計的主要思路和流程：磁場設計：利用計算機模擬軟件，對電機磁場進行模擬分析，優(yōu)化磁場分布，以提高電機效率。結(jié)構(gòu)優(yōu)化：對電機的定子、轉(zhuǎn)子和軸承等部件進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減小渦流損耗和摩擦阻力。材料選擇：選用高導磁率、低損耗的電工材料，以提高電機的磁場強度和效率。冷卻系統(tǒng)設計：設計合理的冷卻系統(tǒng)，提高電機的散熱效果，防止電機過熱。加工工藝優(yōu)化：改進加工工藝，提高電機制造精度和穩(wěn)定性，降低誤差和損耗。為了實現(xiàn)更高效的能源利用和更穩(wěn)定的系統(tǒng)運行，需要采取合適的控制策略。以下是一些關(guān)鍵控制策略：轉(zhuǎn)速測量：通過傳感器實時監(jiān)測電動機的轉(zhuǎn)速，將實際轉(zhuǎn)速與目標轉(zhuǎn)速進行比較，根據(jù)誤差調(diào)整電機控制參數(shù)，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。自動啟停：根據(jù)實際需求，設定電機的自動啟停邏輯，例如基于負載變化、轉(zhuǎn)速變化等參數(shù)進行自動啟?？刂?，以實現(xiàn)更智能化的能源管理。過流保護：為了防止電機過載或短路造成的損害，需設定過流保護機制。通過檢測電機的電流參數(shù)，當電流超過設定閾值時，自動切斷電源或降低電機轉(zhuǎn)速，以保護電機和整個系統(tǒng)。在具體的實施過程中，需要結(jié)合實際需求和電機本身的特性，選擇合適的元器件、電路圖繪制以及安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)。以下是一些關(guān)鍵步驟：元器件選擇：根據(jù)電機的實際需求以及優(yōu)化設計的需要，選擇合適的元器件。例如，選用高導磁率的電工材料制作定子，選用低損耗的軸承減少摩擦阻力等。電路圖繪制：根據(jù)電機的設計參數(shù)和優(yōu)化目標，繪制電路圖。在電路圖中，應包括電源、控制、保護等各個環(huán)節(jié)，確保電機的正常運行。安裝調(diào)試：在完成電路圖繪制后，進行電機的安裝和調(diào)試。在安裝過程中，要確保電機各部件的安裝位置和精度符合要求；在調(diào)試過程中，要測試電機的各項性能指標，如轉(zhuǎn)速、效率、噪聲等是否達到優(yōu)化設計的預期目標。假設某生產(chǎn)設備的驅(qū)動部分采用了稀土永磁同步電動機。經(jīng)過優(yōu)化設計后，該電動機具有更高的效率和更穩(wěn)定的運行性能。與傳統(tǒng)的驅(qū)動方案相比，優(yōu)化后的電動機減少了能源消耗和維護成本，同時提高了生產(chǎn)設備的運行穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。具體來說，優(yōu)化設計后的電動機實現(xiàn)了20%以上的節(jié)能效果，同時減少了設備故障率，提高了生產(chǎn)效率。本文主要介紹了稀土永磁同步電動機的優(yōu)化設計方法、控制策略和具體實施方案。通過優(yōu)化磁場設計、結(jié)構(gòu)、材料和加工工藝等關(guān)鍵設計參數(shù)，提高了電機的性能和效率。采用合理的控制策略實現(xiàn)了電機的智能控制。最后通過實際案例分析，說明優(yōu)化設計后的電機具有明顯的性能優(yōu)勢和實用性。優(yōu)化設計是提高稀土永磁同步電動機性能的關(guān)鍵手段，有助于推動電機行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。永磁同步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小、效率高、功率因數(shù)高等優(yōu)點。永磁同步電動機已經(jīng)在冶金行業(yè)（煉鐵廠和燒結(jié)廠等）、陶瓷行業(yè)（球磨機）、橡膠行業(yè)（密煉機）、石油行業(yè)（抽油機）、紡織行業(yè)（倍捻機、細紗機）等行業(yè)的中、低壓電動機中獲得業(yè)績，并逐步積累設計和運行經(jīng)驗。按照永磁體結(jié)構(gòu)分類：表面永磁同步電動機（SPMSM）、內(nèi)置式永磁同步電動機（IPMSM）。按照定子繞組感應電勢波形分類：正弦波永磁同步電動機、無刷永磁直流電動機。永磁同步電動機（英文名稱為permanentmag?netsynchronousmotor，簡稱PMSM）主要是由轉(zhuǎn)子、端蓋及定子等各部件組成。永磁同步電動機的定子結(jié)構(gòu)與普通的感應電動機的結(jié)構(gòu)非常相似，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與異步電動機的最大不同是在轉(zhuǎn)子上放有高質(zhì)量的永磁體磁極，根據(jù)在轉(zhuǎn)子上安放永磁體的位置的不同，永磁同步電動機通常被分為表面式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。永磁體的放置方式對電動機性能影響很大。表面式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)—永磁體位于轉(zhuǎn)子鐵芯的外表面，這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，但產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩很小，僅適合于啟動要求不高的場合，很少應用。內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)—永磁體位于鼠籠導條和轉(zhuǎn)軸之間的鐵芯中，啟動性能好，絕大多數(shù)永磁同步電動機都采用這種結(jié)構(gòu)。永磁同步電動機，其結(jié)構(gòu)見圖1。永磁同步電動機的啟動和運行是由定子繞組、轉(zhuǎn)子鼠籠繞組和永磁體這三者產(chǎn)生的磁場的相互作用而形成。電動機靜止時，給定子繞組通入三相對稱電流，產(chǎn)生定子旋轉(zhuǎn)磁場，定子旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)在籠型繞組內(nèi)產(chǎn)生電流，形成轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場，定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子由靜止開始加速轉(zhuǎn)動。在這個過程中，轉(zhuǎn)子永磁磁場與定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速不同，會產(chǎn)生交變轉(zhuǎn)矩。當轉(zhuǎn)子加速到速度接近同步轉(zhuǎn)速的時候，轉(zhuǎn)子永磁磁場與定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速接近相等，定子旋轉(zhuǎn)磁場速度稍大于轉(zhuǎn)子永磁磁場，它們相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)子牽入到同步運行狀態(tài)。在同步運行狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)不再產(chǎn)生電流。此時轉(zhuǎn)子上只有永磁體產(chǎn)生磁場，它與定子旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。由此可知，永磁同步電動機是靠轉(zhuǎn)子繞組的異步轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)啟動的。啟動完成后，轉(zhuǎn)子繞組不再起作用，由永磁體和定子繞組產(chǎn)生的磁場相互作用產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。這種勵磁方式的發(fā)電機具有專用的直流發(fā)電機，這種專用的直流發(fā)電機稱為直流勵磁機，勵磁機一般與發(fā)電機同軸，發(fā)電機的勵磁繞組通過裝在大軸上的滑環(huán)及固定電刷從勵磁機獲得直流電流。這種勵磁方式具有勵磁電流獨立，工作比較可靠和減少自用電消耗量等優(yōu)點，是過去幾十年間發(fā)電機主要勵磁方式，具有較成熟的運行經(jīng)驗。缺點是勵磁調(diào)節(jié)速度較慢，維護工作量大，故在10MW以上的機組中很少采用。現(xiàn)代大容量發(fā)電機有的采用交流勵磁機提供勵磁電流。交流勵磁機也裝在發(fā)電機大軸上，它輸出的交流電流經(jīng)整流后供給發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁，此時，發(fā)電機的勵磁方式屬他勵磁方式，又由于采用靜止的整流裝置，故又稱為他勵靜止勵磁，交流副勵磁機提供勵磁電流。交流副勵磁機可以是永磁測量裝置機或是具有自勵恒壓裝置的交流發(fā)電機。為了提高勵磁調(diào)節(jié)速度，交流勵磁機通常采用100——200HZ的中頻發(fā)電機，而交流副勵磁機則采用400——500HZ的中頻發(fā)電機。這種發(fā)電機的直流勵磁繞組和三相交流繞組都繞在定子槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子只有齒與槽而沒有繞組，像個齒輪，因此，它沒有電刷，滑環(huán)等轉(zhuǎn)動接觸部件，具有工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝方便等優(yōu)點。缺點是噪音較大，交流電勢的諧波分量也較大。在勵磁方式中不設置專門的勵磁機，而從發(fā)電機本身取得勵磁電源，經(jīng)整流后再供給發(fā)電機本身勵磁，稱自勵式靜止勵磁。自勵式靜止勵磁可分為自并勵和自復勵兩種方式。自并勵方式它通過接在發(fā)電機出口的整流變壓器取得勵磁電流，經(jīng)整流后供給發(fā)電機勵磁，這種勵磁方式具有結(jié)簡單，設備少，投資省和維護工作量少等優(yōu)點。自復勵磁方式除設有整流變壓外，還設有串聯(lián)在發(fā)電機定子回路的大功率電流互感器。這種互感器的作用是在發(fā)生短路時，給發(fā)電機提供較大的勵磁電流，以彌補整流變壓器輸出的不足。這種勵磁方式具有兩種勵磁電源，通過整流變壓器獲得的電壓電源和通過串聯(lián)變壓器獲得的電流源。由于永磁同步電動機的磁場是由永磁體產(chǎn)生的，從而避免通過勵磁電流來產(chǎn)生磁場而導致的勵磁損耗，即銅耗；轉(zhuǎn)子運行無電流，顯著降低電動機溫升，在相同負載情況下溫升低20K以上。永磁同步電動機功率因數(shù)高，且與電動機級數(shù)無關(guān)，電動機滿負載時功率因數(shù)接近1，這樣相比異步電動機，其電動機電流更小，相應地電動機的定子銅耗更小，效率也更高。而異步電動機隨著電動機級數(shù)的增加，功率因數(shù)越來越低。而且，因為永磁同步電動機功率因數(shù)高，電動機配套的電源（變壓器）容量理論上是可以降低，同時可以降低配套的開關(guān)設備和電纜等規(guī)格。相比異步電動機，永磁同步電動機在輕載時效率值要高很多，其高效運行范圍寬，在25%～120%范圍內(nèi)效率大于90%，永磁同步電動機額定效率可達現(xiàn)行國標的1級能效要求，這是其在節(jié)能方面，相比異步電動機最大的一個優(yōu)勢。實際運行中，電動機在驅(qū)動負載時很少以滿功率運行。其原因是：一方面，設計人員在電動機選型時，一般是依據(jù)負載的極限工況來確定電動機功率，而極限工況出現(xiàn)的機會是很少的，同時，為防止在異常工況時燒損電動機，設計時也會進一步給電動機的功率留裕量；另一方面，電動機制造商為保證電動機的可靠性，通常會在用戶要求的功率基礎上，進一步留一定的功率裕量。這樣就導致實際運行的電動機，大多數(shù)工作在額定功率的70%以下，特別是驅(qū)動風機或泵類負載，電動機通常工作在輕載區(qū)。對異步電動機來講，其輕載效率很低，而永磁同步電動機在輕載區(qū)，仍能保持較高的效率。永磁同步電動機還具有高啟動轉(zhuǎn)矩、啟動時間較短、高過載能力的優(yōu)點，可以根據(jù)實際軸功率降低設備驅(qū)動電動機的裝機容量，節(jié)約能源同時減少固定資產(chǎn)的投資。永磁同步電動機控制方便，轉(zhuǎn)速恒定，不隨負載的波動、電壓的波動而變化，只決定于頻率，運行平穩(wěn)可靠。由于轉(zhuǎn)速嚴格同步，動態(tài)響應性能好，適合變頻控制。永磁同步電動機的安裝外形尺寸符合IEC標準，可以直接替換三相異步電動機，防護等級可以做到IP54和IP55，個別廠家還生產(chǎn)防爆型永磁同步電動機。（1）發(fā)布的永磁同步電動機能效等級國家標準僅為GB30253-2013《永磁同步電動機能效限定值及能效等級》，適用于1140V及以下的55～375kW、2～16極的異步起動三相永磁同步電動機。高壓永磁同步電動機的效率，只能參照中國電器工業(yè)協(xié)會標準CEEIA229-2015《TYC系列（IP23）高效高壓永磁同步電動機技術(shù)條件》和CEEIA230-2015《TYCKK系列（IP44）高效高壓永磁同步電動機技術(shù)條件》。（2）永磁同步電動機的啟動電流倍數(shù)約為9倍，較異步電動機的啟動電流大10%。（3）永磁同步電動機不能采用降壓啟動方式。因為在降壓供電條件下，其異步啟動轉(zhuǎn)矩下降比異步電動機大，會造成啟動困難。（4）關(guān)于永磁同步電動機的自啟動特性和系統(tǒng)短路時的反饋電流，不同設備制造廠的參數(shù)差別較大，且由于相關(guān)數(shù)據(jù)獲取較難，永磁同步電動機的應用，對廠用電系統(tǒng)的短路水平和啟動計算校驗帶來一些不確定的因素。隨著工業(yè)和科技的不斷發(fā)展，電動機作為重要的動力設備，其性能和效率直接影響到各種系統(tǒng)和產(chǎn)品的性能。特別是在高精度、高速度的現(xiàn)代工業(yè)應用中，對電動機的性能和效率要求更加嚴格。因此，研究和開發(fā)中型高效永磁同步電動機設計關(guān)鍵技術(shù)具有重要意義。本文將圍繞中型高效永磁同步電動機的設計關(guān)鍵技術(shù)進行詳細闡述。永磁同步電動機是一種利用永磁體產(chǎn)生磁場，通過控制器對電動機的電流進行控制，以實現(xiàn)電動機的精確控制。其優(yōu)點包括效率高、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速范圍廣等