空调压缩机用永磁同步电动机的研究

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高效率永磁同步电机及其在车载空调中的运用研究

高效率永磁同步电机及其在车载空调中的运用研究本文将探讨永磁同步电机的结构、工作原理、控制方式以及在车载空调中的应用。

一、永磁同步电机的结构和工作原理永磁同步电机的结构一般由转子和定子两部分构成。

转子是由一组永磁体组成，定子绕组被固定在电机的外壳上。

在电机启动时，转子的永磁体和定子绕组之间建立了磁场，产生了扭矩，从而驱动电机旋转。

永磁同步电机是一种同步电机，需要通过控制同步转速来实现最佳性能。

其转子所带磁场和定子之间建立的磁场必须保持同步，才能产生最大扭矩。

因此，永磁同步电机的控制方式相对比较复杂。

二、永磁同步电机的控制方式1. 传统控制方式传统的永磁同步电机控制方式一般采用PID控制，即通过测量力矩、速度和位置等参数，计算误差，然后利用控制器调整电机的控制输出，以达到理想的转速以及最大效率。

矢量控制是一种准确、高效的电机控制方法，它不仅可以实现高效、低速运行，还可以保证电机的动态响应性能。

矢量控制的主要方法是，将电机空间向量模拟成两个相互垂直的轴，即d轴和q轴，然后以d轴为基础，将电机的磁通、电流及功率等参数转换为d轴和q轴电流，通过控制d轴和q轴电流的大小和相位，实现对电机的精确控制。

电动汽车的空调系统必须能够提高汽车的能量效率、增加车内的舒适度，并且不会加重汽车的负荷。

永磁同步电机在车载空调系统中的应用可以带来很多优势，包括高效、机械噪音低、快速响应、可靠等。

通过采用永磁同步电机控制技术，可以实现对车载空调系统的精确调节。

同时，永磁同步电机在空调系统的压缩机中的应用，可以降低压缩机的能耗，提高空调系统的能效。

结论：本文总结了永磁同步电机的结构、工作原理和控制方式，以及在车载空调中的应用。

永磁同步电机的卓越性能，使得其在电动汽车的动力系统和空调系统中得到了广泛的应用。

未来随着永磁同步电机技术的不断提高，其在电动汽车和其他工业领域中的应用将会更加广泛。

空调压缩机用永磁同步电动机的研究

空调压缩机用永磁同步电动机的研究摘要:本文主要研究了空调压缩机用永磁同步电动机的关键技术，涵盖了永磁同步电动机的概述、空调压缩机应用背景、空调压缩机用永磁同步电动机优点、永磁材料的选择和应用、电动机的电磁设计、冷却技术的研究、控制策略与调速系统、系统仿真与实验验证、性能分析与优化以及应用前景与挑战等方面。

通过对这些方面的研究，我们得出了许多有意义的结论，为永磁同步电动机在空调压缩机领域的应用提供了重要的理论依据和技术支持。

关键词：永磁同步电动机; 空调压缩机; 性能引言随着市场对压缩机成本和能效要求的不断提高，空调压缩机的提效需求已经成为一个重要的研究课题。

永磁同步电动机作为一种高效、节能的电机，其在空调压缩机领域的应用前景广阔。

本文主要针对空调压缩机用永磁同步电动机展开研究，对提高空调压缩机的效率具有重要意义。

1永磁同步电动机概述永磁同步电动机是一种利用永磁体提供的永磁转矩进行驱动的高效同步电动机。

其转子结构通常包括永磁体和转子铁芯[1]。

其工作原理是将永磁体置于电动机的转子铁芯上，当定子绕组通电时，产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，产生旋转力矩，驱动电机旋转。

由于使用了永磁体，该电机具有较高的功率密度和效率，同时具有较低的能耗。

永磁同步电动机具有高效、节能、调速范围宽及体积小、重量轻等优点，因此，在许多领域得到广泛应用[2]。

2 空调压缩机应用背景空调压缩机是空调系统中的核心部件，随着人们对空调能耗和噪音的要求越来越高，对于压缩机的要求也同步提高，电机作为压缩机的关键部件，其性能的提升是压缩机提效的一种重要措施。

而永磁同步电动机具有结构简单、运行可靠、体积小、重量轻、损耗少、效率高等显著优点，因此将永磁同步电动机应用于空调压缩机中可以显著提高空调系统的性能[3]。

3 空调压缩机用永磁同步电动机优点(1) 高效：由于该电动机的转子无激励电流，所以其工作效率比一般的三相交流变频电动机要高。

在速度调节区间， PMSM的平均效率也比较高，特别是在低速状态下[4]。

空调压缩机中永磁同步电机的损耗分析

式中：Ｐ ——铜线电阻率；Ｌａ ——半匝线圈长Ｎ —— 每相绕组串联匝数；Ｎ＿并绕根数厂＿
１永磁电机中的损耗
电机损耗直接影响电机效率，同时也是电机温升的来源。电机损耗可分为铜耗、铁耗、杂散损耗和机械损耗。其中铜耗即电机绕组上产生的损耗；铁耗指铁心中磁场变化而引起的损耗，包括磁滞损耗、涡流损耗和附加损耗；杂散损耗是指其他
ｐ：ｐ＋ｐ＋ｐｃｈ（、４
２１电机铁芯叠高对效率的影响．不同的叠高可以平衡铁耗和铜耗的分布，最优的叠高不仅要满足能效的要求，同时也要兼顾成本。假设样机反电动势、
式中Ｐ ——铁芯损耗；Ｐ —— 磁滞损耗Ｐ —— 涡流损耗；Ｐ —— 附加损耗其中：
Ｒ：
＝
槽满率相同，铁芯冲片结构不变。
（）Ｂ：（５）
随着叠高增加，铁耗几何增加，同时由于电阻减少，电机
的铜耗降低，在一定叠高范围内，铜耗的降低幅度要大于铁耗增大幅度，电机的效率上升。但叠高增加到一定程度，电机效率趋于不变，甚至降低，即存在一个最佳的叠高。
Ｐ．３ｃ＝ＩＲ（１）
式中１为绕组相电流；Ｒ为绕组相电阻，其中：
脚
为提高电机效率，首先需要分析电机损耗。电机损耗主要包括铜损、铁损、机械损及杂散损耗，如果能在设计电机结构
时合理分配各损耗，则能使电机效率达到最优。
Ａｂｓｒｃ：Ｉｔｅｉ — ｏｄｔｉｎｙｔｍｍｓｔｏｔｅｌｃｒｃｔｉｃｎｕｅｆｒｐｒｔｎｔｅｃｍｐｅｓｒｔａｔｎｈａｒｃｎｉｏｓｓｅ，ｏｆｈｅｅｔｉｉｙＳｏｓｍｄｏｏｅａｉｇｈｏｒｓｏ．Ｔｒｆｒｅｄｖｏｎａｈｅｅｏ，ｅｅｌｐｉｇｈｉｈｇｅｆｉｅｙｏｐｒｓｏｉｎｃｓａｔｉｃｅｅｈｅｅｇｅｆｉｉｎｙ．Ｔｆｃｉｎｃｃｍｅｓｒｓｅｅｓｒｙｏｎｒａｓｔｅｎｒｙｆｃｅｃｏ

空调压缩机振动噪声抑制方法研究

空调压缩机振动噪声抑制方法研究摘要：振动和噪声性能是评价家用空调舒适性和产品品质的一项重要指标。

本文从空调驱动电机的角度，分析空调噪声的产生机理，探究降低压缩机振动和噪声的控制策略，降低空调的噪声水平，改善空调系统的性能，提高用户舒适性。

关键词: 空调；永磁同步电机；电磁激振力波；转矩补偿；重复控制1引言采用永磁同步电机驱动的空调压缩机具有效率高、体积小、重量轻、功率密度高、节能效果显著的优点，在空调中应用越来越广泛。

随着空调的大规模应用，空调运行带来的振动和噪声越来越受到人们的重视。

振动和噪声给人们带来了不适，损害人们身体健康。

空调压缩机的振动和噪声来源机理复杂，涉及机械学、电机学、动力学、电磁学、控制理论和数学分析等学科。

研究如何有效的降低空调的振动和噪声，具有重要意义。

2空调压缩机噪声机理分析永磁同步电机的定子齿和槽构成了不同的磁路长度，产生导磁性能差异。

导磁性能的不同使转子对应齿和槽的不同位置产生不同的磁力线分布。

电机转子的永磁磁极旋转到定子齿的位置时，由于磁阻相对较小，电磁力增大。

当永磁磁极旋转到定子齿槽的位置时，由于磁阻相对较大，电磁力减小。

电磁力在定子齿和槽位置的变化的使定子铁心产生拉伸和收缩效应，使得定子的结构沿着直径发生变形，由此产生了径向电磁激振力谐波[1]。

电机运行时永磁磁极和齿槽相互作用产生的径向电磁激振力谐波，导致电机产生明显的振动和噪声。

电磁力的切向分量产生驱动电磁转矩，而电磁力的径向分量会引起定子变形，能够引起电机定子的机械振动，产生径向电磁振动噪声[2]。

除了径向电磁激振力谐波产生径向电磁振动噪声之外，压缩机转子回转质量的不平衡会产生机械转动噪声，制冷剂在压缩和膨胀过程中会产生射流噪声和涡流噪声。

压缩机的内部的振动会传到壳体上产生压缩机壳体的振动和声辐射。

空调压缩机的振动噪声机理和传递途径结构框图如图1所示。

图1 空调压缩机的振动噪声机理和传递途径结构框图3转矩脉动补偿控制策略研究提高压缩机的效率，降低振动和噪声是滚动转子压缩机的重要研究方向。

电动汽车空调压缩机永磁同步电机控制系统的设计

电动汽车空调压缩机永磁同步电机控制系统的设计摘要：随着人们环保意识的加强，汽车工业从传统燃油驱动到电力驱动，汽车迎来了电动时代。

电动汽车中空调作为重要的辅助设备,汽车空调压缩机控制系统是电动汽车空调最核心的部分，本文对电动汽车空调压缩机进行结构分析，有助于了解认识空调压缩机的组成。

关键词：汽车；空调压缩机；同步电机控制系统引言随着社会的发展，人们生活水平的提高，以石油为燃料的传统汽车所排放的尾气对环境和空气质量的影响日益严重。

从国家出台扶持纯电动汽车行业的发展政策促进纯电动汽车销量显著。

电动汽车空调系统与传统燃油汽车空调系统由于动力源不同，导致压缩机技术、机构组成和控制系统有所区别。

为提高空调系统的能效比和控制性能，永磁同步电机（permanentmagnetsynchronousmotor,PMSM）驱动的压缩机得到了越来越多的应用，PMSM可以在很大范围内进行调速而且具有较高的控制精度和较小的转矩脉动，具有体积小、重量轻、能可靠运行、较大的功率因数、不易发热、保养方便等优点。

1汽车空调系统的工作原理电动汽车和传统燃油汽车的空调系统工作原理相同。

利用制冷制（雪种）的物理变化，通过压缩、放热、节流、吸热4个环节不断循环，从而达到降低车厢温度的目的。

1.压缩过程：通过空调压缩机将制冷剂压缩成高温高压的气体。

2.放热过程：高温高压的气体通过冷凝器时，热量通过冷凝器上的铝管和铝片释放到大气中，为了更好地散热，都会在冷凝器后面增加散热风扇，提高散热效率，经过散热后，高温高压的气体会变为低温高压的液体。

3.节流过程：液体通过储液干燥罐进行过滤，将制冷剂中的水分和金属粉末吸附下来，流出纯净的液体制冷剂；高压液体制冷剂进入膨胀阀，管路变大，压力减少，温度降低，制冷剂以雾状进入蒸发器。

4.吸热过程：在蒸发器中的制冷剂继续由液体转化为气体，在转化的过程中，需要吸收大量的热，从而将蒸发器周围的空气降温，变成冷空气，鼓风机将冷空气吹进驾驶室。

变频压缩机用无稀土永磁辅助同步磁阻电机的研究

变频压缩机用无稀土永磁辅助同步磁阻电机的研究永磁辅助同步磁阻电机（PMaSynRM）最初由意大利学者A. Vagati首次提出。

永磁辅助同步磁阻电机结合了同步磁阻电机（SynRM）和内置式永磁同步电机（IPMSM）的特点，该电机充分利用磁阻转矩和永磁转矩，具有功率密度高、效率高、调速范围宽及体积小、质量轻等显著优点。

因工艺水平和材料的限制，当时对永磁辅助同步磁阻电机的研究和应用并未获得足够重视。

近年来，由于稀土永磁体使用量大，价格不断提升，为减轻永磁电机对稀土的依赖，减少稀土开采对环境的破坏，并在保证电机高性能的同时降低电机成本，永磁辅助同步磁阻电机这一少稀土乃至无稀土的高效电机再次被提出，技术发展迅速，国内外对其研究取得了丰硕的成果，产业化势头良好，并在电动汽车和空调、洗衣机等家电领域被广泛应用。

永磁辅助同步磁阻电机由同步磁阻电机发展而来，通过在磁障中添加永磁材料来提供直轴永磁磁通，既能增大其交、直轴来提升磁阻转矩，又因转子磁障中添加永磁材料产生永磁转矩，增大电机的转矩密度，从而有效克服了同步磁阻电机本身低功率因数和低转矩密度的缺点。

这一改变使得原有同步磁阻电机设计方法也不再完全适用于永磁辅助同步磁阻电机，尤其需要重新对其磁障形状、尺寸、层数以及永磁体的材料、尺寸和用量进行优化设计，以使电机获得更佳的电磁性能。

另外，添加永磁体后，永磁辅助同步磁阻电机运行时的转子受力情况、损耗分布以及温度变化也将随之改变，需要对其转子机械强度和电机温升进行深入研究，以确保电机长期可靠运行。

相比于内置式永磁同步电机，永磁辅助同步磁阻电机可在保证电磁性能的同时减少永磁体用量，极大地提高了电机的性价比。

尽管它有诸多优点，但其转矩脉动较高、损耗较大、机械强度较低的劣势也不容忽视。

高转矩脉动使电机稳定性降低，影响电机甚至系统的可靠性；相比同等条件下的永磁同步电机，其效率更低；较低的机械强度会使电机高速运行时转子发生形变，从而引发事故。

压缩机用外转子永磁同步电机结构优化

2020年第48卷第7期D设计分析esign and analysis 张兴志等压缩机用外转子永磁同步电机结构优化31　收稿日期:2019-12-12压缩机用外转子永磁同步电机结构优化张兴志,孙建龙,范　杰(上海海立电器有限公司,上海201206)摘　要:变频空调压缩机电机大多采用内转子永磁电动机,但内转子电机一直存在噪声㊁振动和成本的问题㊂相比内转子电机结构,外转子电机在噪声㊁转动惯量和漆包线成本上具有优势㊂对外转子电机的发展现状㊁技术优势以及外转子电机在压缩机上的应用现状做了分析,进行了外转子压缩机电机的方案设计,样机试制,试验平台搭建以及样机实验验证㊂关键词:压缩机;外转子;永磁同步电机;效率;噪声;振动;结构优化中图分类号:TM341;TM351 文献标志码:A 文章编号:1004-7018(2020)07-0031-04Structure Optimization of Outer Rotor Permanent Magnet Synchronous Motor of CompressorZHANG Xing -zhi ,SUN Jian -long ,FAN Jie(Shanghai Highly Electrical Appliances Co.,Ltd.,Shanghai 201206,China)Abstract :Most of the inverter air conditioner compressor motors use inner rotor PMSM,but the inner rotor motors al⁃ways have the problems of noise,vibration and pared with the inner rotor motor ,the outer rotor motor has advan⁃tages in noise,moment of inertia and the cost of the enameled wire.The development status,technical advantages and ap⁃plication status of outer rotor motors in compressors were analyzed.The scheme design,prototype trial production,test plat⁃form construction and prototype test of the outer rotor motor were carried out.Key words :compressor,outer rotor,permanent magnet synchronous motor,efficiency,noise,vibration,structure op⁃timization0　引　言随着消费者对生活环境舒适的要求越来越高,对压缩机电机提出了高效率㊁低噪声㊁稳定运行㊁变频调速的高性能要求㊂外转子永磁电机具有高功率密度㊁结构紧凑㊁长寿命和安全可靠的优点[1],但外转子永磁电机也存在磁钢成本较高㊁加工较难的劣势,有必要对外转子电机进行深入研究㊂近年相关的电机学者和电机企业已对外转子电机进行了大量的研究工作[2-4],早期主要是定速外转子电机,主要应用在风机上㊂随着国家全面提升电机能效水平和促进电机产业转型升级,永磁同步电机得到了较快发展,同时永磁材料的快速发展也极大地推动了永磁电机的开发应用㊂伴随着永磁电机的快速发展,越来越多的学者开始对外转子永磁电机展开研究,并将外转子电机应用到越来越多的领域㊂华北电力大学的王艾萌通过对外转子电机电枢齿部磁密和绕组系数的分析,发现不等齿宽结构能够提高输出转矩[5]㊂同济大学的左曙光对外转子轮毂电机电磁噪声测试方法及特性进行了分析,发现转速对电磁噪声影响较大,负载扭矩对其影响较小[6]㊂三洋电器股份有限责任公司对洗衣机用外转子永磁电机进行了研究,主要通过不等厚磁铁的设计,优化气隙磁密,提高输出转矩[7]㊂在冰箱压缩机上的应用以思科普公司和日本株式会社日立制作所为代表,这两家公司在外转子冰箱压缩机上做了较多研究,并且思科普公司已有相关产品㊂该款产品相比其他冰箱压缩机,结构明显紧凑,体积大大减小,且通过相关资料的调查发现,该款压缩机的噪声振动也较小,从而结构紧凑㊁体积小㊁噪声小成为该款压缩机的卖点㊂随着电动汽车和混合电动汽车市场的兴起,电动涡旋压缩机研究也越来越热㊂伟世通公司在2010年推出了新型㊁轻便的外转子电动压缩机,并将该款外转子电动压缩机应用在了最近推出的宝马7系混合动力车上㊂本文为了将外转子电机结构紧凑㊁转动惯量大㊁高效低噪声的优势应用于空调压缩机中,满足消费者对空调压缩机高效率㊁低噪声㊁稳定运行㊁变频调速的高性能要求,进行了外转子压缩机电机的方案设计,并对电机定子齿轭比㊁齿靴㊁磁铁厚度㊁极弧系数等进行了一系列优化,使得影响电机噪声的发电电压谐波㊁齿槽转矩和转矩脉动降到最低,最后进行了样机试制㊁实验平台搭建以及样机实验验证㊂D设计分析esign and analysis 2020年第48卷第7期张兴志等压缩机用外转子永磁同步电机结构优化32　1　压缩机用外转子电机本文计划对压缩机用外转子电机进行研究,电机主要参数如表1所示㊂表1　电机主要参数工况转速n /(r㊃min -1)扭矩T /(N㊃m)输出功率P /W制冷标况4000 4.01695过负荷80006.15145 转速范围:1000~8000r /min㊂2　电机结构设计2.1　结构尺寸设计对于具有外转子电机的压缩机,外转子电机在追求高输出转矩的同时,电机的损耗尤其是铁耗会快速增加导致电机效率下降㊂转子轭部厚度r ㊁磁铁厚度m ㊁齿宽t 对电机磁密大小有很大影响,进而影响电机的铁耗大小,如图1所示㊂图1　外转子电机冲片图磁铁厚度与转子轭部厚度的比例一般为0.38≤m /r ≤0.6㊂r 越大,转子轭部越容易承受磁通量,从而外转子电机的输出转矩越大,但r 增大,会导致外转子电机的体积和尺寸的增大;m /r 增大,铁损成增大的趋势,在[0.38,0.6]区间内,转矩有较大的增大趋势,铁损增加缓慢㊂转子轭部与定子齿部的比例为1.8≤t /r ≤2.5㊂随着t /r 增大,输出转矩成饱和的趋势,当定子齿的宽度增大到一定程度时,定子齿的磁阻大小已基本不变,电机的转矩电流比不变,若t /r ≥1.8,随着t /r 比值的增大,铁损持续下降;但由于定子槽需要一定的空间容纳定子绕组,因此定子齿的宽度不能过大㊂2.2　定子齿靴削极设计现有外转子电机定子齿靴外沿是定子外圆的一部分,导致反电动势谐波较大,影响电机性能和噪声[8]㊂为了优化电机的反电动势,现有技术选择对磁铁的形状进行优化,包括不等厚磁铁,对磁铁进行削极角处理等㊂但由于技术原因以及磁铁的特性,一些复杂形状的磁铁制作加工难度大㊁成本高,因此本设计从定子冲片优化设计的角度出发,通过在定子冲片的齿上进行削极处理,实现不均匀气隙,使电机的气隙磁密正弦性更好,减小电机的反电动势谐波含量,改善电机的性能和噪声㊂定子所在的外圆半径为R ,定子槽口所在的外圆半径为r ,削极角度为θ,削极深度为h (h =R -r ),定子槽数为S ,定子齿的中心线与相邻槽中心线的夹角为Ψ(Ψ=180/S );削极角度θ≤Ψ,削极的角度不能过大,也不能过小㊂削极角度过小,效果不明显,气隙磁密波形会产生平顶波,反电动势的波峰和波谷会产生平顶;削极的角度过大,气隙磁密的波峰和波谷会有尖顶,反电势的波峰和和波谷也会有尖顶,正弦性变差㊂因此削极的最优角度θ的区间为(Ψ/4,Ψ/2)㊂削极深度不宜过小,削极深度过小会导致削极后齿靴的磁密严重饱和,电机铁损严重,性能下降;削极深度过大,会导致槽漏抗增大,最优削极深度h 为槽口深度h 1的50%~200%㊂图2　削极定子冲片图图3为不同削极角度时的齿槽转矩㊂可以看出,削极角度在8°~10°时,齿槽转矩较小,其中削极角度为9°时,齿槽转矩最小㊂图3　不同削极角度时发电电压和齿槽转矩2.3　极弧系数选择极弧系数描述了在一个极距范围下实际气隙磁场的分布情况㊂通过选择合理的极弧系数可以优化气隙磁密的波形和齿槽转矩㊂极弧系数的选择首先要满足电机的能力指标要求,再在一定的极弧系数范围内选择最佳的极弧系数[9],图4为不同极弧系数时的齿槽转矩㊂图4　不同极弧系数的齿槽转矩㊁发电电压通过图4可以发现,极弧系数的大小可以影响齿槽转矩的大小和发电电压的大小㊂在极弧系数为0.85时齿槽转矩最小,极弧系数在0.8~0.9之间发电电压变化不大,综合考虑电机的性能和电机的噪声,最优极弧系数在0.82~0.87之间㊂2.4　磁铁牌号选择烧结钕铁硼的剩磁一般在1.1~1.4T,通过图 2020年第48卷第7期 D设计分析esign and analysis 张兴志等压缩机用外转子永磁同步电机结构优化33　5可以发现,当使用剩磁B r 为1.1~1.4T 的烧结钕铁硼时,定子齿部的空载磁密B o 明显高于我们平时的设计值1.5T 左右,定子齿部磁密饱和,当带上负载后,齿部的磁密会更加饱和,造成电机铁损高,发热严重,因此烧结钕铁硼不适合这款电机的设计㊂图5　定子空载齿部磁密不同牌号粘结钕铁硼的磁性能和抗退磁性能以及工作温度不同,粘结钕铁硼现在的剩磁最高,可以做到0.83T,但其矫顽力很低,抗退磁能力很差㊂综合考虑,选择牌号为GPM-12H 这款磁铁,这款磁铁的剩磁相对较高,为0.74~0.8T,内禀矫顽力为760~880kA /m,抗退退磁能力也相对较高㊂若牌号再高一档,内禀矫顽力下降到480~640kA /m,矫顽力瞬间降了很多㊂3　电机有限元仿真3.1　电机参数对外转子电机进行初步方案设计,在初步方案的基础上降低磁铁牌号㊁加厚转子轭部,并对极弧系数进行优化,对定子齿部进行了削极处理,确定了最终方案,表2为最终方案的电机参数㊂表2　外转子电机参数参数数值极/槽数10/12叠高h′/mm 35定子外径Φso /mm 96.7定子内径Φsi /mm52转子外径Φro /mm 1123.2　有限元仿真结果优化后的外转子电机发电电压波形如图6所示,外转子电机发电电压谐波分析如图7所示㊂图6　外转子电机发电电压波形图7　外转子发电电压谐波含量优化后的外转子电机负载特性如表3所示,转矩波形如图8所示㊂表3　制冷标况电机负载特性参数数值参数数值转速n /(r㊃min -1)4000转矩T avg /(N㊃m)4.0转矩脉动ΔT /(N㊃m)0.158脉动率3.95%图8　制冷标况负载转矩波形4　实验设备改造根据外转子电机的特殊结构,结合现有实验台的安装结构,对转子轴和定子套筒进行了气隙可调的结构设计㊂通过对实验夹具的设计,完成了外转子参数实验㊁特性实验平台的搭建,图9为搭建完成的电机特性实验平台㊂图9　特性实验平台5　实验验证5.1　空载实验外转子电机与批量电机发电电压波形如图10所示㊂(a)外转子发电电压波形(b)批量发电电压波形图10　发电电压波形通过对比发现,外转子电机的反电动势波形正弦性优于批量内转子电机,外转子电机反电势的谐波含量为0.38%,远远小于批量内转子电机的5.92%,因此,推测电机的噪声将会很小㊂5.2　电机参数实验由于磁铁安装方式属于表贴式,相当于隐极式电机,因此d ,q 轴电感较接近,通过图11可以发现d ,q 轴电感相差0.1~0.2mH㊂图11　电机d ,q 轴电感5.3　电机特性实验(1)效率曲线外转子电机扭矩效率曲线和转速效率曲线如图D设计分析esign and analysis 2020年第48卷第7期张兴志等压缩机用外转子永磁同步电机结构优化34　12所示㊂由图12可见,扭矩在2~3N㊃m 下,外转子电机效率最高,转速在3000~3500r /min 下效率最高,其中在工况2.5N㊃m,3000r /min 时效率达到最大㊂图12　外转子电机扭矩效率曲线(2)损耗曲线外转子电机损耗仿真数据与实验数据如图13㊁图14所示,通过分析图13㊁图14可以发现,外转子电机实验发电电压比仿真电压低了5V,实验负载电流比仿真负载电流大了4.5A,导致实验负载铜损比仿真铜损增大㊂为了降低铜损,提高电机效率,后续还需提高发电电压㊂图13　铜损曲线图14　铁损曲线6　结　语本文对外转子电机的发展现状㊁技术优势以及外转子电机在压缩机上的应用现状做了分析,在此基础上进行了外转子压缩机电机的方案设计,并对电机定子齿轭比㊁齿靴㊁磁铁厚度㊁极弧系数等进行了一系列优化,使得影响电机噪声的发电电压谐波㊁齿槽转矩和转矩脉动降到最低,最后进行了样机试制㊁实验平台搭建以及样机实验验证㊂参考文献[1]　汤蕴璆,史乃.电机学[M].北京:机械工业出版社,2005.[2]　邱国平,邱明.永磁直流电机实用设计及应用技术[M].北京:机械工业出版社,2009.[3]　耿伟伟,张卓然.新型外转子Halbach 永磁阵列定子无铁心电机设计与分析[J].电工技术学报,2015.30(14):130-137.[4]　李晓峰.外转子永磁同步电机的结构及工艺[J].企业技术开发,2014(7):34-35.[5]　王艾萌,李媛.外转子永磁电机的不等齿宽性能分析研究[J].黑龙江电力,2018,40(3):5-9.[6]　左曙光,王青松,吴旭东,等.轮毂电机电磁噪声测试方法及特性分析[J].制造业自动化,2014,36(9):77-81.[7]　金友华,王宏伟.基于Ansoft 优化永磁同步电机气隙磁密[J].微电机,2013,46(12):84-87.[8]　彭湃.外转子永磁无刷直流电机的性能优化设计[D].大连:大连理工大学,2012.[9]　谢昱良.风机用永磁无刷直流电动机的设计与分析[D].广州:广东工业大学,2016.。

永磁同步电机在永磁变频空压机中的作用

永磁同步电机在永磁变频空压机中的作用
永磁同步电机在永磁变频空压机中的作用主要体现在以下几个方面：
1. 驱动压缩机的运行：永磁同步电机作为驱动电机，通过电机轴与压缩机相连，直接驱动压缩机的运转，从而完成压缩空气的过程。

2. 调速控制：永磁变频空压机通过改变永磁同步电机的输入电源频率，实现电机的无级调速，从而控制压缩机的转速和排气量。

通过调整电机的转速，可以精确控制压缩机的运行状态，满足不同的用气需求。

3. 能量回收：在压缩机的运行过程中，会产生大量的热量。

永磁同步电机可以利用其优良的效率性能，将这部分热量转化为电能进行回收利用，从而提高能源的利用率。

4. 振动和噪声抑制：永磁同步电机具有较低的振动和噪声特性，可以在保证压缩机稳定运行的同时，减少对周围环境的噪声干扰。

5. 智能化控制：永磁同步电机可以与可编程控制器（PLC）等智能控制系统相结合，实现空压机的远程控制和自动化管理，提高生产效率和设备可靠性。

综上所述，永磁同步电机在永磁变频空压机中扮演着重要的角色，通过其优良的性能和多种功能，为空压机的稳定、高效、节能运行提供了有力支持。

永磁变频空压机的原理及特点探讨

永磁变频空压机的原理及特点探讨永磁变频空压机是一种新型的空气压缩机，采用永磁同步变频无极调速技术，能够实现高效能、稳定可靠、智能化控制等优点。

本文将对永磁变频空压机的原理及特点进行探讨。

一、永磁同步电机的原理永磁同步电机是指在电机转子上镶嵌有永磁体的一种电动机。

与异步电机相比，永磁同步电机具有高效率、高功率因数、高性能、高控制精度等优点。

永磁同步电机的转子和永磁体是一体成型的，因此在转速、同步、无齿运行及高度精密控制上具有优势。

在永磁同步电机的转速下，转矩是一个线性函数，电机可进行高精度控制。

二、永磁变频空压机的原理永磁变频空压机采用永磁同步电机作为驱动电机。

将变频器安装在控制柜内，通过控制器控制变频器的输出电压和频率，实现驱动电机的无级调速。

永磁同步电机驱动永磁变频空压机的压缩机执行器，实现气压的调整。

永磁同步电机和变频控制器采用闭环控制，能够实现高效率、低能耗、稳定可靠的工作状态。

三、永磁变频空压机的特点1. 高效能永磁变频空压机采用永磁同步电机作为驱动电机，能够实现高效能的工作状态。

永磁同步电机具有高效率、低功率因数、低噪音等特点，能够大幅度降低永磁变频空压机的能耗。

2. 稳定可靠永磁变频空压机采用闭环控制系统，能够实现高精度控制，提高了设备的稳定性和可靠性。

永磁同步电机具有高质量、高性能、高扭矩、高转速等特点，能够在宽频带内工作，提高了设备的稳定性和可靠性。

3. 智能化控制永磁变频空压机采用变频控制器进行控制，并配备多种智能控制模式，能够智能化控制设备的工作状态。

通过具体的数据监测、控制和自动化管理，提高了设备的工作效率和生产效率。

4. 结构简单永磁变频空压机结构简单，占地面积小，可以方便地进行安装和维护。

采用永磁同步电机作为驱动电机，减少了传动链的损失、减少了设备的维护成本。

四、总结永磁变频空压机是一种新型的空气压缩机，采用永磁同步变频无极调速技术，具有高效能、稳定可靠、智能化控制等特点。

永磁变频压缩机的节能探讨

永磁变频压缩机的节能探讨永磁变频压缩机的基本原理永磁变频压缩机是一种利用永磁同步电机驱动的变频空压机，其基本原理是根据空气需求量的变化来调整压缩机的输出，从而避免了空压机长时间运行在无负载状态下造成的能源浪费。

通过使用永磁同步电机与变频器调速的技术，可以根据空气需求量的变化来自动调整空气压力和气量，从而提高系统的效率。

传统的空压机通常采用电机驱动压缩机，其工作原理是通过机械装置将电机的旋转转换为气体压缩的能量。

由于电机在运转时的功率固定，只能通过压缩机的工作负载来调节气体输出量。

这种设计方式无法考虑到空气需求量的变化，因此无法有效地节约能源。

相反，永磁同步电机与变频技术相结合的永磁变频压缩机，可以自动调节输出气体的压力和气量，在满足需要的情况下减少无用功率的消耗，从而大大提高系统的能源利用率。

永磁变频压缩机的节能优势永磁变频压缩机主要是通过永磁同步电机的电磁设计与变频控制系统的优化来实现节能的。

具体表现在以下几个方面：1. 节约能源传统空压机的调节方式只能通过机械装置调节压缩机的工作负载，而变频空压机可以自动调节电机的转速和输出气量，从而实现节约能源的目的。

当空气需求变化时，永磁变频压缩机会自动调整电机的转速和输出气量，避免了循环起动和停机造成的浪费。

同时，变频空压机的电子控制系统能够实时监测机器的运行状态，提供运行数据和报警信息，从而提高了空压机的运行可靠性。

2. 提高效率采用永磁同步电机驱动的永磁变频压缩机有较高的能量利用效率，电机的效率可以达到96%以上。

与传统的空压机相比，永磁变频压缩机在运行时能够自动调节电机转速，保持输出压力稳定，从而降低气密性流量，减小压缩机机体和弹性元件的振动，提高了机器的运转效率和稳定性。

3. 减少噪音永磁变频压缩机采用永磁同步电机，与传统的异步电机相比，噪音降低约5dB(A)，永磁同步电机无需使用齿轮箱、液压部件和摩擦片装置等噪音产生部件，因此整个系统的噪音水平得以降低，为工厂内创造了更加安静的工作环境。

高效率永磁同步电机及其在车载空调中的运用研究

高效率永磁同步电机及其在车载空调中的运用研究一、高效率永磁同步电机的基本原理永磁同步电机是一种以永磁体为励磁源的同步电机，其具有结构简单、体积小、功率密度高、效率高等优点。

在永磁同步电机中，永磁体产生的磁场与电流产生的磁场相互作用，形成电机的转矩。

相比传统的感应电机，永磁同步电机的功率因数高，磁场稳定，效率更高。

在车载空调中采用高效率永磁同步电机可以提高空调系统的整体性能和能效。

1. 提高空调系统的效率和稳定性传统的车载空调系统通常采用交流电机作为压缩机的驱动源，但交流电机存在效率低、能效差、噪音大等缺点。

而采用高效率永磁同步电机可以有效提高空调系统的效率和稳定性，减少能源消耗，降低车辆尾气排放，提升空调系统的整体性能。

2. 强化空调系统的动力输出和响应速度永磁同步电机具有快速响应、高扭矩密度的特点，能够在车载空调系统中快速变速和提供更强的动力输出。

特别是在启动加速和提升制冷效果时，永磁同步电机能够为空调系统提供更强劲的动力支持，提升制冷速度和效果。

3. 降低空调系统的噪音和振动永磁同步电机工作时磁场稳定，转矩平稳，可以有效减少空调系统的噪音和振动。

相比传统的交流电机，永磁同步电机运行更加平稳静音，为乘车人员提供更加舒适的乘坐环境。

目前，国内外许多汽车制造商和研发机构都在积极研究高效率永磁同步电机在车载空调中的应用。

在电机设计方面，研究人员正在不断提升永磁同步电机的功率密度，减小体积，提高效率。

在控制系统方面，研究人员正在研发更加智能化的电机控制算法，提高电机的响应速度和稳定性。

还有研究人员在研究电机的驱动系统和散热系统，以进一步提高永磁同步电机在车载空调中的性能表现。

四、未来展望随着汽车工业的不断发展和环保要求的提升，高效率永磁同步电机在车载空调中的应用前景十分广阔。

未来，永磁同步电机将在汽车空调系统中发挥越来越重要的作用，为汽车提供更高效、更舒适的空调系统。

随着技术的不断突破，永磁同步电机的性能将得到进一步提升，对于汽车工业的发展将会起到越来越重要的推动作用。

面向有限元下压缩机用永磁同步电机的退磁研究

面向有限元下压缩机用永磁同步电机的退磁研究在新时期环境下，诸多电器设备中的压缩机会用到永磁同步电机，而此类电机实际运行状态直接对压缩机的性能造成影响，其中永磁同步电机的退磁情况则会严重影响其电机的运行，这就需要做好对压缩机用永磁同步电机的退磁研究，尽可能避免这种情况的发生。

下面，本文就以有限元的方法实施评价方法的构建，来对压缩机用永磁同步电机的退磁实施研究，希望对相关工作的开展提供参考。

标签：有限元;压缩机;永磁同步电机;退磁研究目前空调成为了人们生活和工作中不可或缺的电器设备，而为了更好提升空调的舒适性以及能效性，对变频空调的研发力度逐渐增加。

而变频空调内压缩机所用的是永磁同步的电机实施驱动，但当电机发生异常的情况后，可能导致瞬时的电流突然增加，使永磁体发生不可逆的退磁情况，进而对电机运行性能产生影响。

而想要实现电机能够正常和稳定地运行，就需要对电机设计期间就需要做好对其退磁的研究，避免后期出现异常现象。

1.压缩机用永磁同步电机的退磁原理分析现阶段空调所用变频压缩机其内部电机一般采用钕铁硼磁铁，其基本的磁性能情况，可以通过磁滞回线进行反映，也就是B=f（H），钕铁硼磁铁磁感应强度B大小会随磁场强度变化而发生变化，如下图1。

按照上图进行分析，当一块没有磁化的钕铁硼磁铁位于变化的磁场对其进行磁化时，磁化曲线先自坐标的原点0起始，其磁感应强度B会随磁场的强度增加而增大，且渐渐趋于a点饱和的状态。

后再增加外加磁场的强度，B基本是保持不变的，此时a点所对应的磁感应强度Bs被称作饱和磁感应强度[1]。

在钕铁硼磁铁进行充磁且达到了飽和状态后，此时逐渐减小外加的磁场强度，则钕铁硼磁铁内磁感应强度也会随之逐渐减小，而B-H的关系不依照0a曲线下降，而是按图1内的ab曲线下降。

在外加的磁场是零时，钕铁硼磁铁内磁感应的强度为Br，此时B发生的变化比H变化存在滞后性。

即H为0时，B的值是Br，此现象就是钕铁硼磁铁的磁滞特性，而Br为磁感应的剩余强度。

压缩机用永磁同步电机的电气绝缘性研究杜晓燕

压缩机用永磁同步电机的电气绝缘性研究杜晓燕摘要：在实践中，对压缩机用永磁同步电动机绝缘老化的原因及修复方法进行了研究和分析。

压缩机与永磁同步电动机绝缘老化造成损害的质量系统，给整个系统带来一定的安全隐患，因此，必须是良好的管理和控制，提高管理和监督系统，定期检查和监督，以确保压缩机的安全与质量的永磁同步电动机，避免压缩机与永磁同步电动机绝缘老化威胁到系统操作，消除系统中潜在的安全隐患，使用专业的方法和先进技术来修复老化，作业帮助通过与永磁同步电动机修理压缩机性能，使系统安全运行和高经济效益。

关键词：压缩机；永磁同步电机；电气绝缘性引言为满足空调系统的绝缘要求及保障电器设备的使用寿命，主要研究了压缩机用永磁同步电机的电气绝缘规律，为空调系统的制冷剂及系统管路的选择提供依据。

对空调系统中压缩机用永磁同步电机的绝缘系统进行优化设计，大大提高压缩机及其系统的可靠性和安全性，为家用电器的用电安全指明方向。

1电机的电气绝缘机理分析电机绝缘特性主要是通过绝缘电阻、耐压漏电流和泄漏电流三个指标来衡量，此三者均采用大功率工频电压进行测试，该试验方法较易破坏绝缘性，相关原理在诸多文献有所介绍。

为了确认制冷剂对电机定子及绝缘系统的影响，本文通过真空性能测试一体化设备来检测定子绝缘情况，进一步明确制冷剂仅仅是加速电机绕组的绝缘寿命，降低绝缘性能，并不会损伤电机绝缘系统。

在高压脉冲的激励下，利用高压充电之微小电容与待测线圈形成ＲLC并联谐振，由此形成自激衰减振荡波形，且该振荡波形曲线、衰减快慢、频率都与Ｒ，L，C相关。

在高压下的一个振荡波形中，可以检出线圈自绝缘、相间绝缘、以及线圈铁心或金属外壳绝缘。

线圈中出现断线、短路等都直接影响谐振电路参数，通过和标准件波形的对比，也可以检出电阻、电感不合格品。

2绝缘老化处理技术压缩机用永磁同步电机绝缘老化故障发生后，处理方法有多种。

最彻底的方法是对整台电动机进行更换，这不仅能彻底解决电动机的绝缘问题，也能全面消除电动机其他痼疾和隐患。

高效率永磁同步电机及其在车载空调中的运用研究

高效率永磁同步电机及其在车载空调中的运用研究随着汽车产业的迅速发展，汽车的能源效率和环保性能也越来越受到重视。

车载空调系统作为汽车的重要组成部分，对于汽车的舒适性和能源消耗起着至关重要的作用。

为了提高车载空调系统的能效和性能，越来越多的汽车制造商开始关注新型高效率永磁同步电机在车载空调系统中的应用。

永磁同步电机是一种利用永磁体产生的磁场与电流产生的磁场相互作用，从而实现能量转换的电机。

与传统的感应电机相比，永磁同步电机在效率、功率密度和响应速度等方面有很大的优势。

在车载空调系统中，高效率永磁同步电机能够提高制冷剂的循环效率、降低能源消耗，并且能够使空调系统更加轻量化和紧凑化，从而为汽车节能减排做出贡献。

从理论上讲，高效率永磁同步电机在车载空调系统的应用是非常有潜力的，但是在实际应用中还存在一些技术难题需要克服。

下面我们将重点介绍高效率永磁同步电机在车载空调系统中的应用研究。

高效率永磁同步电机在车载空调系统中的应用需要克服的技术难题之一是电机控制技术。

由于永磁同步电机的特性，其控制系统需要具备高精度、高可靠性和高动态响应性能，以满足空调系统在不同工况下的需求。

当前，针对这一难题，研究人员正在开展基于磁场导向控制、矢量控制和模型预测控制等新型的电机控制技术研究，以提高永磁同步电机在车载空调系统中的效率和可靠性。

高效率永磁同步电机在车载空调系统中的应用还需要充分考虑电机与变频器、控制器、传感器等其他组件的协同性能。

这需要开展电机系统一体化设计研究，以实现整个车载空调系统的高效率工作。

高效率永磁同步电机在车载空调系统中的应用是非常有前景的，但是在实际应用中还存在一些技术难题需要克服。

我们相信随着技术的不断进步和创新，高效率永磁同步电机将会在车载空调系统中得到更广泛的应用，为汽车能源效率的提高和环保性能的提升做出更大的贡献。

希望未来在汽车制造业中，高效率永磁同步电机能够成为车载空调系统的标配，为汽车节能减排事业做出更大的贡献。

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