永磁同步电动机的设计及结构研究毕业论文

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1、永磁同步电动机的设计及结构研究毕业论文第1章绪论永磁同步电动机的运行原理与电励磁同步电动机相同。但它以永磁体提供的磁通替代后者的励磁绕组励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性，又因无需励磁电流，省去了励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度，因而它是近年来研究得较多并在各个领域中得到越来越广泛应用的一种电动机。1.1永磁性材料简述永磁电机的性能、设计制造特点和应用范围都与永磁材料的性能密切相关。永磁材料种类众多，性能差别很大，只有全面了解后才能做到设

2、计合理，使用得当。因此，在研究永磁电机之前，首先从设计制造永磁电机的材料需要出发，扼要介绍电机中最常用的几种主要永磁材料。1.1.1稀土永磁材料稀土永磁体的磁能积比电磁铁高得多，其磁能量密度已接近超导装置的水平。它的主要用途是用于同步或无刷直流电机。将磁体放入感应电机的转子内，其电机具有很高的效率和功率因数，可作为同步电机使用，也可以作为速度、转矩和效率可控的直流无刷电机使用。现在许多型号的电机，都有自己的功能和用途。在工业先进的国家，使用永磁体占20%左右，我们国家刚刚起步，稀土永磁电机的应用，主要取决于磁体的价格

3、。近几年来，钕铁硼永磁材料的磁性能大幅度提高，热稳定性和抗腐蚀性也有了较大的进展，价格也相对有所减低，国内外都出现一个新的应用高潮。我国稀土资源丰富，稀土储存量为世界其他各国存量之和的4倍，稀土矿石和钕铁硼永磁烧结的产量已居世界前列。充分发挥我国稀土资源丰富的优势，大力研究和推广应用稀土永磁电机，具有重要的意义。在永磁电机产品结构方面，铝镍钴和铁氧体永磁几乎各占一半市场，钕铁硼永磁材料则以优异的磁性能得到迅速发展。铁氧体永磁以廉价的优势占据低档电机的市场。铝镍钴应用市场所占有的比例将相对减少，现有的大部分将被钕铁硼取

4、代。但由于铝镍钴温度稳定性高，在高精度测速电机等信号类型微电机中仍然会占有一席之地。-61-永磁同步电动机由于取消了励磁绕组、集电环和励磁柜，与普通电励磁同步电动机相比，不仅提高了可靠性和维护性，其效率也有了较大提高；与异步电动机相比，不但效率提高，功率因数也大大改善。因此，研制中型高效稀土永磁同步电动机替代普通异步电动机和电励磁同步电动机，可改变目前我国电能浪费严重的现状，带来可观的节能效果和显著的经济社会效益。我国是稀土大国，稀土储量占世界的80%，研究和开发中型高效稀土永磁同步电动机还可大面积推广应用我国资源丰

5、富的钕铁硼永磁材料，变资源出口为高附加值产品出口，并促进稀土永磁材料行业、电机行业、风机水泵行业和石油化工行业的产品结构调整和更新换代，产生以科技为先导的新的经济增长点，并促进一些重工业行业电机拖动方面的节能改造。稀土永磁电机的研究和开发大致可以分为三个阶段:(1)60年代后期和70年代，由于稀土钻永磁价格昂贵，研究开发的重点是航空、航天用电机和要求高性能而价格不是主要因数的高科技领域。(2)80年代，特别是1983年出现价格相对较低的铝铁硼永磁后，国内外的研究开发重点转移到工业和民用电机上，稀土永磁的优异磁性能，加

6、上电力电子器件和微机控制技术的迅猛发展，不仅使许多传统的电励磁电机纷纷用稀土永磁电机来取代，而且可以实现传统的电励磁电机所难以达到的高性能。(3)进入90年代，随着永磁材料性能的不断提高和完善，特别是铝铁硼永磁材料的热稳定性和耐腐蚀性的改善和价格的逐步降低，稀土永磁电机的研究开发进入了一个新的阶段。目前，稀土永磁电机的单台容量已经超过1000kW，我国己制成了110kW和250kW的永磁同步电动机，其效率高达95%。德国制成的6相变频电源供电的1095kW稀土永磁同步电动机，与过去使用的直流电动机相比，体积减少到60

7、%左右，总损耗降低了20%左右。从上叙述不难看出，稀土永磁材料各方面的性能和特点都优于其它的永磁材料。所以，本课题设计的永磁同步电动机中永磁体选用稀土永磁材料。1.1.2其它永磁材料1.2.2.1铝镍钴永磁铝镍钴（AINio）永磁是20世纪30年代研制成功的。当时，它的磁性能最好，温度系数又小，因而在永磁电机中应用得最多、最广。60年代以后，随着铁氧体永磁和稀土永磁的相继问世，铝镍钴（AINio）永磁在电机中的应用被取代，所占比例呈下降趋势。按加工工艺的不同，铝镍钴（AINio）永磁分铸造型和粉末烧结型两种。前者的磁

8、性能较高。后者的工艺简单。可直接压制成所需形状。在永磁电机中常用的是铸造型。-61-铝镍钴永磁的显著特点是温度系数小，仅为-0.02%左右，因此，随着温度的改变磁性能变化很小，目前仍被广泛用于仪器仪表类要求温度稳定性高的永磁电机中。这种材料的剩余磁感应强度较高，最高可达1.35T，但是它的矫顽力很低，通常小于160KA/m。它的退磁曲线呈现非线