稀土永磁电机ppt介绍
《永磁电机设计》PPT模板课件
表1-3 铁氧体永磁材料牌号及其主要磁性能
牌号
剩余磁感应强 度 Br
T kGs
磁感应强度 矫顽力 H c
kA/ m
kOe
内禀矫顽力
H cJ
kA/ m
kOe
最大磁能积
(BH)max
kJ/m3
MG·O e
Y8T Y10T Y15 Y20 Y23 Y25 Y28 Y32
0.2~0.235 ≥0.2
0.28~0.36 0.32~0.38 0.32~0.37 0.36~0.40 0.37~0.40 0.40~0.42
大部分稀土永磁的退磁曲
线全部为直线,回复线与退磁 曲线相重合,可以使永磁电机 的磁性能在运行过程中保持稳 定,这是在电机中使用是最理 想的退磁曲线。
图1-4 (b) 回复线
3、内禀退磁曲线
磁性材料在外磁场作用下被磁化后产生的内在磁感应强度,称为 内禀磁感应强度 B i ,又称为磁极化强度 J 。
J 0M
式中,M为磁化强度(A/m)
(1-3)
由铁磁学理论可知,在磁性材料中 B = 0M+ 0H
在均匀的磁性材料中,上式的矢量和可改成代数和
(1-4)
B i 0MB0H
若取绝对值,则式(2-5)可改写成
Bi B0H
(1-5) (1-6)
描述内禀磁感应强度Bi (J )与磁场强度 H关系的曲线 Bi f(H)是表征
B rt1 B rt(0 11IL 0 ) 10 1 B0(rt10 t0)
(1-11)
式中,IL和 Br 取绝对值。
(2)磁稳定性是指在施加外磁场条件下永磁体磁性能发 生变化的情况。
理论分析和实践证明,一种永磁材料在工作温度时的 内禀矫顽力 H cJt 越大,内禀退磁曲线的矩形越好(或者说 H K 越大),则这种永磁材料的磁稳定性越高,即抗外磁 场干扰能力越强。
稀土永磁电机介绍课件
工业自动化
稀土永磁电机在工业自动化领 域的应用包括数控机床、包装
机械、印刷机械等。
风电和太阳能发电
稀土永磁电机在风电和太阳能 发电领域的应用包括发电机组
、增速器等。
家用电器
稀土永磁电机在家用电器领域 的应用包括空调、冰箱、洗衣
机等。
02
稀土永磁电机的技术解析
电机结构
01
02
03
电机类型
工作原理
稀土永磁电机的基本工作原理基于法 拉第电磁感应定律和安培电磁力定律 ,通过磁场对通电导体产生力的作用 ,实现电机的旋转运动。
特点与优势
高效节能
结构简单
稀土永磁电机的磁场由永磁体产生,能量 转换效率高,运行电流小,因此具有高效 节能的特点。
稀土永磁电机的结构相对简单,体积小, 重量轻,安装和维护方便。
稀土永磁电机介绍课件
目 录
• 稀土永磁电机概述 • 稀土永磁电机的技术解析 • 稀土永磁电机的市场现状与发展趋势 • 稀土永磁电机的应用案例 • 稀土永磁电机的未来展望
01
稀土永磁电机概述
定义与工作原理
定义
稀土永磁电机是一种利用稀土永磁材 料产生磁场,通过磁场实现电能和机 械能相互转换的电机。
对环境与可持续发展的影响
节能减排
稀土永磁电机的高效性能有助于减少能源消耗和 碳排放,推动节能减排和绿色发展。
资源循环利用
加强稀土永磁电机废旧设备的回收和再利用,推 动资源的循环利用,降低对环境的影响。
政策支持与引导
政府应加大对稀土永磁电机产业的支持力度,制 定相关政策和标准,推动产业的可持续发展。
磁场调节
通过调节励磁电流或改变 永磁体排列来调节磁场强 度。
《永磁电机设计》课件
为了防止意外事故,永磁电机应配备必要的安全保护措施,如过载保护、短路保护等。同时,应遵循 相关国家和地区的电气安全标准进行设计和制造。
04
永磁电机的优化设计
材料选择与优化
磁性材料
选择具有高磁导率、高矫顽力和 高剩磁的磁性材料,如钕铁硼和 钐钴等,以提高永磁电机的性能
。
导体材料
选用高导电性能的导体材料,如铜 和铝等,以减小电机的电阻和损耗 。
分析时需要考虑各种负载和工况下的应力、应变和振动 情况。
分析的主要目标是确保电机在各种工况下具有足够的强 度和稳定性,防止振动和断裂。
结构强度与振动分析的优化可以通过实验和计算机仿真 进行验证和改进。
03
永磁电机的性能分析
效率与功率因数
效率
永磁电机由于采用永磁材料,相比于传统电机具有更高的能量转换效率,减少了 能源的浪费。
绝缘材料
选用耐高温、电气性能良好的绝缘 材料,以提高电机的绝缘性能和耐 久性。
设计参数优化
01
02
03
气隙长度
合理设计气隙长度,以平 衡电机效率和磁场强度。
绕组匝数
根据电机性能要求,优化 绕组匝数,以获得更好的 电气性能。
转子结构
采用合理的转子结构,如 斜槽、磁阻转子等,以提 高电机效率。
制造工艺优化
冷却系统设计是永磁电机设计 的必要环节,它决定了电机的
可靠性和寿命。
冷却系统设计的主要目标是确 保电机在运行过程中温度保持 在合理范围内,防止过热和热
损坏。
设计时需要考虑冷却介质的类 型、流动路径和散热器等参数
。
冷却系统设计的优化可以通过 实验和计算机仿真进行验证和
改进。
结构强度与振动分析
稀土永磁材料课件
磨、粘结等加工成各种形状和尺寸的磁体。
03
稀土永磁材料的种类和应用
钕铁硼永磁材料
总结词
具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积等特 点,是目前应用最广泛的稀土永磁材料 。
VS
详细描述
钕铁硼永磁材料是以金属钕、铁、硼为主 要成分的永磁体,其剩磁、矫顽力和磁能 积等性能指标均优于其他稀土永磁材料。 由于其优异的磁性能和较低的生产成本, 钕铁硼永磁材料广泛应用于汽车、电子、 能源、环保等领域,如电动机、发电机、 风力发电机、传感器等。
技术创新需求
随着科技的不断进步,对稀土永磁材料性能的要求也越来越高, 需要不断进行技术创新和研发。
对未来研究和应用的建议
1 2
加强资源开发与环境保护
加大稀土资源的勘探和开发力度,同时加强环境 保护措施,降低对环境的负面影响。
降低制造成本
通过技术创新和规模化生产等方式,降低稀土永 磁材料的制造成本,促进其在更多领域的应用。
铝镍钴永磁材料
总结词
具有较高的磁性能和稳定的温度特性,但制造成本较高。
详细描述
铝镍钴永磁材料是以铝、镍、钴为主要成分的永磁体,其剩 磁和矫顽力较高,且温度稳定性较好。由于其较高的制造成 本,铝镍钴永磁材料主要用于高精度和高性能的领域,如航 空航天、医疗设备等。
铁氧体永磁材料
总结词
具有成本低廉、环保等优点,但磁性能相对较低。
能保持较高的磁化强度。
高磁能积
磁能积是衡量磁体储存磁场能量 的能力,稀土永磁材料具有高磁 能积,可以提供更大的磁场能量。
物理特性
居里点高
居里点是磁性材料失去磁性的温度点,稀土永磁材料的居里点较 高,使其在高温环境下仍能保持磁性。
热稳定性好
试谈稀土永磁材料的性能和结构PPT(31张)
•
8、世上的事,只要肯用心去学,没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心,对阳光,对美,对痛楚。
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9、别再去抱怨身边人善变,多懂一些道理,明白一些事理,毕竟每个人都是越活越现实。
•
10、山有封顶,还有彼岸,慢慢长途,终有回转,余味苦涩,终有回甘。
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11、人生就像是一个马尔可夫链,你的未来取决于你当下正在做的事,而无关于过去做完的事。
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8、有些事,不可避免地发生,阴晴圆缺皆有规律,我们只能坦然地接受;有些事,只要你愿意努力,矢志不渝地付出,就能慢慢改变它的轨迹。
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9、与其埋怨世界,不如改变自己。管好自己的心,做好自己的事,比什么都强。人生无完美,曲折亦风景。别把失去看得过重,放弃是另一种拥有;不要经常艳羡他人,人做到了,心悟到了,相信属于你的风景就在下一个拐弯处。
•
18、无论是对事还是对人,我们只需要做好自己的本分,不与过多人建立亲密的关系,也不要因为关系亲密便掏心掏肺,切莫交浅言深,应适可而止。
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19、大家常说一句话,认真你就输了,可是不认真的话,这辈子你就废了,自己的人生都不认真面对的话,那谁要认真对待你。
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20、没有收拾残局的能力,就别放纵善变的情绪。
制备方法工艺分类
1.粉末冶金烧结工艺制备的烧结磁体 2.还原扩散制粉或氢碎处理粉末工艺制备的烧结磁体 3.快速凝固制粉或氢碎制粉(HDDR),粉末模压粘结工艺
制 备的粘结磁体 4.快速凝固制粉或氢碎制粉(HDDR)粉末的注射工艺植被
的注射磁体 5.快速凝固制粉或氢碎制粉(HDDR)粉末的热压法制备的
硬磁陶瓷(铁氧体)永磁材料:原材 料丰富,磁体价格低,但磁性能不 高,温度稳定性差。仍然在汽车工 业,音响、通讯、家用电器、办公 自动化设备中得到广泛的应用。
稀土永磁发电机优势及节能减排课件
在航空航天领域的应用
04
CHAPTER
稀土永磁发电机的未来发展
稀土永磁发电机采用先进的稀土永磁材料,具有更高的能量转换效率和可靠性,能够显著提高发电机的输出功率和效率。
高效能
随着物联网和人工智能技术的发展,稀土永磁发电机将实现智能化控制,能够实时监测和调整运行状态,提高发电机的稳定性和可靠性。
智能化控制
高效率
稀土永磁发电机具有较轻的重量,方便运输和安装,降低建设和运营成本。
由于采用了稀土永磁材料,稀土永磁发电机的体积和重量相对较小。这使得它在运输和安装过程中更为便捷,降低了建设和运营的成本。对于需要频繁移动或运输的发电设备,轻量化是一个重要的优势。
ห้องสมุดไป่ตู้
轻量化
稀土永磁发电机的使用寿命较长,减少了维护和更换的频率,降低了运营成本。
技术优势和市场竞争力
市场前景
05
CHAPTER
结论
稀土永磁发电机采用永磁体替代了传统的电励磁,提高了发电效率,减少了能源浪费。
高效能
由于采用了稀土永磁材料,发电机体积和重量相对较小,便于运输和安装。
轻量化
永磁体具有较高的稳定性和耐久性,使得发电机寿命更长,降低了维护成本。
长寿命
稀土永磁发电机的优势明显
03
对人类社会和经济发展的影响
气候变化对人类社会和经济发展产生深远影响,包括农业生产、水资源、生态系统和经济发展等方面。
01
全球变暖
温室气体排放导致全球气候变暖,引发极端天气事件、海平面上升和生态平衡破坏等严重问题。
02
应对气候变化的国际合作
国际社会共同应对气候变化,制定减排目标、推动清洁能源技术和促进国际合作。
稀土永磁发电机具有高效、可靠、环保等优点,将在风力发电、汽车、船舶、航空航天等领域得到广泛应用。
稀土永磁材料课件
稀土永磁材料课件一、引言二、稀土永磁材料的基本原理稀土永磁材料是指由稀土金属中的镧系元素(La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu)和过渡金属(Fe、Co和Ni)组成的合金材料。
稀土元素具有较高的磁矩和较长的磁矩相互作用距离,从而在合金中形成了强磁性。
过渡金属元素则起到稳定稀土元素磁矩方向的作用。
三、稀土永磁材料的性能特点1.高矫顽力和高剩磁:稀土永磁材料具有较高的矫顽力,能够产生大的剩磁,使其在应用中具有强大的磁场吸附力。
2.高耐热性:稀土永磁材料具有良好的耐热性,能在较高温度下保持较高的矫顽力和剩磁。
3.高抗蚀性:稀土永磁材料具有抗腐蚀性能,能够在恶劣的环境中长期稳定运行。
4.尺寸稳定性好:稀土永磁材料具有较低的热膨胀系数和热稳定性,尺寸变化小,使其在精密仪器和设备中得到广泛应用。
四、稀土永磁材料的应用领域1.电机和发电机:稀土永磁材料广泛应用于电机和发电机,能够提高其转矩和效率,使其更小、更轻、更省电。
2.汽车工业:稀土永磁材料在车辆驱动电机、刹车系统和悬挂系统等方面应用广泛,能够提高汽车性能和燃油效率。
3.磁性材料领域:稀土永磁材料能够制造出具有特殊磁性的材料,应用于磁记录介质、磁性传感器、磁力吸附器等方面。
4.医疗设备:稀土永磁材料在医疗设备中应用于核磁共振成像、磁导航和磁控释药技术等方面,提高了医疗设备的精度和效果。
5.环保领域:稀土永磁材料在风力发电机、太阳能光伏系统等可再生能源方面的应用能够提高能量转化效率和环保性能。
五、总结稀土永磁材料是一种具有高矫顽力和高剩磁的永磁材料,其性能特点包括高矫顽力、高剩磁、高耐热性、高抗蚀性和尺寸稳定性好。
稀土永磁材料在电机、汽车工业、磁性材料、医疗设备和环保领域等方面得到广泛应用,并对现代科技和工业发展具有重要意义。
以上是稀土永磁材料课件的内容,希望对您的学习有所帮助。
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稀土永磁电机简介演示稿连云港港口集团.pptx
传送带用稀土永磁直驱电机综合节能
•以500kW电机为例 •按每天12小时在线运行 •按全年工作180天 •每度电以1元计算 •节电率按20%计算
低速直驱稀土永磁电机应用于传送带对比传统设备, 年节电费用: 500kW × 12小时× 180天×20%=21.6万元
(实际工况,稀土永磁电机可降低一个功率容量运行)
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稀土永磁电机节能与系统节能
• 高效、超高效、超超高效电机; 以15kW电机为例: 高效电机 超高效电机 超超高效电机 稀土永磁电机
η=90.9 η=92.3 η=94.1 η=93.03
• 电机节能、系统节能、装备更新换代;
电机节能平均在3~5% (电压不波动条件下) 系统节能平均在20~40%
6000元
3、核电
10000元
4、太阳能
30000元
5、风力发电
6000元
稀土永磁电机每节省1千瓦,投入仅为1000元(以油田垂
直提拉抽油机计算)。
我国国民经济的发展是以过度消耗能源来获得的,单位产
值能源消耗量是国外发达国家的1.4倍,能源浪费十分严重。
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稀土永磁电机产业化应用优势条件
N
F
F
S
1.铁氧体磁能积3.5-4.5 2.钕铁硼磁能积30-50
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稀土永磁电机国内外应用现状
以美国、欧洲、日本为代表的发达国家,稀土 永磁电机的应用主要集中在航空航天、舰船、军 工装备、信息产业、家电、医疗器械及工业控制 产品。
我国稀土永磁电机应用多集中在工业控制、风 力发电、电动自行车、电梯曳引机、军工装备, 航空航天也有应用。国内稀土永磁电机规模化应 用多集中在产品节能增效方面。
稀土永磁材料的性能与结构-32页PPT课件.ppt
2.钕铁硼(Nd-Fe-B)合金 的晶体结构
以Nd2Fe14B为代表的稀土铁硼永磁合金的磁 性相晶体结构如图7—6所示。它是四方晶系,空 间群为P42/mnm。一个晶胞由4个Nd2Fe14B分 子组成,含有68个原子,分布在9个晶位上。Nd 原子占两个品位(4f、4g),Fe原子占六个晶位 (16K1、16K2、8J1、 8J2 、4e、4c),B原于占一 个晶位(4g)。通过中子衍射确定了Nd2Fe14B在室 温下的磁结构,磁矩排列是铁磁性的,Nd与Fe的 磁矩均与晶胞c轴平行,因此Nd2Fe14B具有较高 的饱和磁化强度和磁晶各向异性场。
二、稀土结永磁材料的主要类型
(一)RECo5系永磁材科 目前, RECo5系永磁合金主要有Sm Co5合金 MMCo5合金等。 1.SmCo5永磁合金 SmCo5永磁合金主要含有金属5m或者至少含有 70%Sm的稀土金属和Co组成。如果稀土金属中 含70%的Sm,其余30%为较便宜的稀土金属, 主要是为了调整磁性,如调整合金的各向异性场 和磁体的矫顽力。这类磁体的特点是可达到极高 的内禀矫顽力,具有较好的温度特性。
三、稀土永磁材料的结构
稀土永磁材料的磁性能与其组成的稀土化 合物的晶体结构密切相关。稀土钴、稀土铁 等稀土永磁合金的磁性相的晶体结构主要分 为:RECo5(如SmCo5)型、RE2Co17(如 Sm2Co17)型和RE2Fe14B(如Nd2Fe14B)型结 构。
1.稀土钻系(RE-Co)永磁合金的 晶体结构
(Sm,Pr)Co5永磁合金
这种合金是用部分Pr取代Sm中的部分Sm ,主要目 的是提高合金的最大磁能积。可知PrCo5的最大磁能 积理论要比Sm系列高,所以加入部分Pr取代Sm可达 到提高磁能积的目的(Sm,Pr)Cos 的各向异性场比 PrCo5合金大, SmCo5合金中加入Pr取代部分Sm后, 由于Pr的加入降低了各向异性场,最终使(Sm,Pr) 台金的矫顽力低于SmCo5合金的矫顽力。这类合金 是综合了SmCo5和PrCo5优点,一种是RE为80%Sm -20%Pr。如果Pr加入的太多,则矫顽力下降多, 磁体长时间稳定性也会下降,这对磁体的应用十分 不利。
稀土永磁无刷直流电动机PPT课件
4. 其它的位置传感器
• 除了以上三种位置传感器外,还有正、余弦旋转 变压器和光电编码器等其他位置传感元件,但成 本高、体积大、线路复杂,较少采用。
• 由于位置检测器有机械安装、维护及运行可靠性 等问题,近期来出现了无位置检测器的运行控制 方式。它利用电机定子绕组反电势作为转子磁极 的位置信号。
机械特性
n
U 2U Ce
2ra CeCT 2
Tem (r
/
min)
特性曲线如图3-15
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5-2 永磁无刷直流电动机的控制
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• 永磁无刷直流电动机具有有刷直流电动机那样优良的调速性能,却没有 电刷和换向器,这主要是它用转子位置检测器替代了电刷,用电子换向 电路(逆变器)替代了机械式换向器之故。因此永磁无刷直流电机的电子 控制系统是这种电机不可缺少的必要组成部分,否则不能运行,这是有 别于其他调速电机之处。
(5-1)
式中 BM —— 气隙磁密基波幅值
θ —— 沿气隙圆周度量的空间角度
▪ 忽略电枢反应对气隙磁场B的 影BM响s,in由于永磁体导磁率低,这对面贴式转子
结构特别合适; ▪ 各相绕组结构对称,主电路各单元完全一致。
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• 分析表明,当转子磁极轴线从某转相矩电枢特绕性组轴线转过 30度的位置时导通该相绕组,由于自此位置开始的
• 用于给电机定子各相绕控组制在器一(定功的率时电刻子通开以一关定) 时间长短的恒定直流电流,
以便与转子永磁磁场相互作用产生持续不断的恒定转矩。 • 一般采用 GTR、MOSFET,较大容量电机采用 IGBT或IPM模块。 • 功率电子开关可以是半桥式,但多为三相桥式结构,与三相直-交逆变器
稀土永磁电机防失磁技术探究PPT课件
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用传统的计算方法计算的最
大退磁工作点是平均值,不能反 映不同位置的实际工作点。
为了解决这个问题,需要用有 限元法计算最大退磁情况下各局 部工作点。
电机局部工作点分布曲线
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3 稀土永磁电机防失磁技术
3.3 钕铁硼永磁电机防失磁设计准则
最大去磁状态发生在起动、过载、突然短路、弱磁调速等过程中
全球烧结钕铁硼磁体产量增长图 (1984~2008年)
全球粘结钕铁硼磁体产量增长图 (1997~2007年)
9
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2 我国稀土永磁超常发展
2.2 我国钕铁硼永磁产量占绝对优势
1996年
烧结钕铁硼产量分布
10
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2008年
2 我国稀土永磁超常发展
2.2 我国钕铁硼永磁产量占绝对优势 2008年,全球烧结钕铁硼产量为58400吨左右,
中国的产量为46000吨,占世界总产量的78.8%, 2009 年 中 国 继 续 保 持 稳 定 的 增 长 态 势 , 产 量 为 52000吨左右,全球产量有所下降。
2007年,全球粘结钕铁硼产量为5100吨,中国 的产量约为3000吨。 11
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目录 1 低碳经济和信息化促进 稀土永磁电机大发展 2 我国稀土永磁超常发展 3 稀土永磁电机防失磁技术
气隙磁密的分布图
某台电机突然短路电流
16
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永磁体工作点的分布图
3 稀土永磁电机防失磁技术
3.4 提高抗去磁能力的永磁体结构
稀土永磁材料基础知识课件
材料工程:控制材料的结构、性能、形状
材料工程的思路
1.依据工程构件的行为,确定所需材料的性能。 2.依据性能要求,确定所需材料的结构。 3.制定材料工艺,获得所需材料的结构。 4.采用必要设备,保证工艺的实施。 材料的分类:金属材料、陶瓷材料、高分子材料
搅拌磨制粉,实验研究采用气流磨或小型气流磨制粉。 将磁粉在磁场条件下取向并压制成型,或在等静压机中进一步压实。 压坯的烧结和回火在真空烧结炉内于氩气保护下进行。 用该工艺制备各项异性烧结磁体,其中铸锭组织、制粉、磁场成型、
烧结及回火等工艺的工艺参数对磁体的磁性能有十分重要的影响。
烧结磁体经过机加工与表面处理,可制成所需形状的永磁体。
充磁
钕铁硼永磁材料的应用
马达(Motor)
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钕铁硼永磁材料的应用
电子部件
第二十六页,共32页幻灯片
钕铁硼永磁材料的应用
CD,DVD播放器
台式电脑 Notebook
游戏机
第二十七页,共32页幻灯片
钕铁硼永磁材料的应用
扬声器 手机震动马达
第二十八页,共32页幻灯片
钕铁硼永磁材料的应用
第五页,共32页幻灯片
磁性材料分类
制约永磁材料的因素:
-- 原材料资源
-- 磁性能的优劣
-- 价格高低
第六页,共32页幻灯片
稀土永磁材料概况
50年代末-60年代初---研发阶段
-- 1959年BH(Max)<1
-- 第一代稀土永磁材料:钆钴GdCo5
1966年 YCo5永磁体(钇姑):很强的矫顽力
不易氧化、密度高、价格高 第三代稀土永磁材料:1983年-至今( Nd2Fe14B)
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梯、噪家声/d用B(A电) 器等要71 求较高的57 控制降场低合14d具B(有A)广
阔的应用前景。
2 永磁发电机
永磁发电机
直驱低速永磁风力发电机
混合励磁发电机
半直驱式永磁风力发电机
2.1 直驱低速永磁风力发电机
当前,兆瓦级风力发电机在风电场中占主 导地位,而直驱永磁风力发电机组的应用 越来越广泛,它省去了增速齿轮箱,大大 提高了可靠性和效率,提高了单位kW的 发电量。国内已成功开发出1~3MW的直 驱永磁风力发电机,每分钟只有十几转。
电机定子、转子实物照片
1.3 无铁心永磁电机
无铁心电机与同规格Y2系列感应电动机的对比分析
电机型号 中心高
Y2-132S-8 TYB2200-750 比较结果
132
112
额定功率/W
2200
2200
效 率/% 功率因数
78.0
89.8
提高11.8%
0.71
0.95
提高0.24
该功类率密电度/机W·k在g-1数控3机3.85床、机6器8.75人、提电高动103车% 、电
分类
1
新型结构永磁电机
2
永磁发电机
3
交流永磁伺服电动机
4
高效异步起动永磁电动机
1 新型结构永磁电机
随着电动车、磁悬浮列车和舰船电力推进等大功 率电气传动技术的发展,人们对低速、高转矩密 度、直接驱动电机的要求日益迫切,以减小电机 的体积、重量和原材料的消耗,提高电机的功率 (转矩)密度。
为更好地适应这些特殊行业的需要,在传统 径向磁通永磁电机的基础上出现了:
1.2 横向磁通永磁电机
功率因数为0.8, 转矩密度为传统 电机的2.5倍左右。
15kW横向磁通永磁电机照片
1.2 横向磁通永磁电机
横向磁通永磁电机实验中
1.3 无铁心永磁电机
传统电机的磁场是由电流产生的,为了减少 磁路的磁阻,都选用高磁导率的硅钢片叠压 制成定、转子铁心,导致体积大、重量大(铁 心重占总重的60%左右)、损耗大(铁心损耗 占总损耗的20%~30%)、振动噪声大(铁心有 齿有槽是产生电磁噪声的根源),难以满足高 性能调速系统的要求。
针对8极9槽、8极36槽和8极48槽三台径向结构永 磁同步电动机对它们的噪声大小进行分析计算。选
取了8极9槽、8极36槽和8极48槽三台径向结构永 磁同步电动机不同对极它槽们配的合噪电声磁大噪声小的进计行算分析计算。
极槽配合 计算值dB(A) 实测值dB(A) 误差(%)
8极9槽 8极36槽 8极48槽
轴向磁通(盘式)永磁电机 横向磁通永磁电机 无铁心永磁电机
1.1 盘式永磁电机
盘式永磁电机的气隙是平面型的,气隙磁场 是轴向的,可以使电机制成扁平型,可获得 很高的转矩密度。如制成多气隙组合式结构, 可以进一步提高转矩,特别适合于大转矩直 接驱动装置。
1.1 盘式永磁电机
a) 单边 b) 外转子 c) 内转子 d) 多盘
样机的定子和转子
2.3 混合励磁发电机
该电机具有以下特点:
(1)不加电励磁时,发电机的固有电压调整率为 10.72%;加电励磁时,发电机的电压调整率仅在 1%的范围内 (2) 调节特性基本呈直线分布,调节特性好 (3) 效率高,在额定负载时,效率达91.26%
(4) 空载线电压波形畸变率小,仅为1.98%
流体和结构在网格界面处 的相互作用引起声压施加 给结构一个强迫力,并且 结构运动产生一个有效的 “流体载荷”。
流固耦合边界标志
3.2三维瞬态磁场-声场耦合分析电机 的振动噪声
有限元计算噪声与实验结果对比
样机 a)定计子算四阶值模/d态B(A) 实验值/bd)B(整A)机七阶模误态差(%)
1
62.8 模 态 60.76
转子支架位移场分布矢量图及重力方向位移云图
锥形支撑位移场分布矢量图及重力方向位移云图
2.2 半直驱式永磁风力发电机
由于在同样功率时, 电机的重量与其转速 成反比,MW级的直 驱永磁风力发电机重 几十吨,甚至一百多 吨,运输和吊装都比 较困难。
发电机的吊装图
2.2 半直驱式永磁风力发电机
每台电机用钕铁硼永磁1吨多。因此又 出现了经一级齿轮增速的半直驱式永磁 风力发电机,150~200rpm,重量可以 成倍减小。
2.1 直驱低速永磁风力发电机
单支撑结构的直驱式永磁风力发电机结构图
2.1 直驱低速永磁风力发电机
由于电机结构及受力情况比较复杂,采 用传统的计算已经不能满足要求,故需 采用有限元软件对电机进行强度和刚度 分析计算。
2.1 直驱低速永磁风力发电机 计算时对模型接触进行一定简化,对模型施加相 应载荷及约束进行强度分析,可得到不同构件的 位移场分布矢量图及重力方向位移云图。
盘式永磁电机结构
1.1 盘式永磁电机
盘式永磁电机的优点是转矩密度高, 由此带来的关键技术之一是冷却系 统的合理设计和电机温度场分布, 需要进行三维流场-温度场耦合分 析。
1.1 盘式永磁电机
电机的温度场分布取决于冷却介质和损耗的 分布,为了能够获得电机温度的准确分布, 需要建立永磁电机磁场-电路-流场-温度 场的耦合计算模型,在产品开发阶段完成热 性能分析,从而降低试验成本,缩短设计周 期。
可以实现电励磁电机 所难以达到的高性能
稀土永磁电机 的发展方向
大功率化 高功能化 微型化
小型
大型
功率 体积
几mW 直径0.8mm、长1.2mm
几十 MW 直径12m
重量
一百多吨
转速
几小时1转
每分钟几十万转
电机结构也不再局限于传统的径向磁通结 构,出现了无铁心、轴向磁通、横向磁通、 直线、双定子、双转子等新型结构。
1.1 盘式永磁电机
磁场分布
电流波形
磁场-电路耦合计算
1.1 盘式永磁电机
磁场-电路耦合计算
焦耳热
流场-温度场耦合计算的热源
1.1 盘式永磁电机
流速电分机布整机的温度场分布 转子的温度场分布
1.1 盘式永磁电机
其转矩密度达 8.5kN/m2,为 传统电机的2 倍左右。
180kW盘式永磁电机
1.2 横向磁通永磁电机
应用场合遍及计算机、工程装备、交通运输、 风力发电、家用电器、医疗设备、航空、航 海、航天、兵器等各个领域,显示出了强大 生命力。
中国的稀土资源丰富
品种全、质量高、得天独厚!
2005年世界稀土资源分布状况
我国钕铁硼永磁产量占绝对优势
1996年
烧结钕铁硼产量分布
2006年
中国稀土矿的储量居世界首位,烧结钕 铁硼永磁的产量约占世界总产量的四分 之三左右。这一得天独厚的丰富资源为 中国稀土永磁电机的发展和应用提供了 极为有利的条件。
1.3 无铁心永磁电机
从图中可以看出,沿圆周方 向,磁场呈周期性分布,在电 机的端部有一个很大的轴 向分量磁密。
无铁心永磁电无机铁气心隙表电面机磁磁密的密矢矢量分量布分布图
1.3 无铁心永磁电机
已制成的2.2kW 8极无铁心永磁 电机的实物照片, 其效率90%,功 率密度比传统电 机提高1倍以上, 噪声57dB。
高,在轭部与
齿部的交接面 最高。
电机磁密分布
1.2 横向磁通永磁电机
气隙磁密分布图
每一个气隙带的 磁密分布相间, 呈半正弦波形的 磁密分布,即一 段磁密达到正的 最大幅值,而相 连的下一段则出 现零磁密。
1.2 横向磁通永磁电机
气隙磁密分布图
对于内外气隙磁密 带,分布正好相对, 即外气隙带出现磁 密正的最大幅值时, 内气隙带则出现零 磁密,反之亦然。
稀土永磁电机的 研究与多物理场分析
唐任远
国家稀土永磁电机工程技术研究中心
电机磁场
靠电流 产生
稀土永磁 产生
效率低 可靠性低 功率因数低
高效、高功率因数 结构简单、运行可靠 体积小、重量轻 反应快,动态性能好 形状和尺寸灵活多样
与电力电子技术、现 代控制技术等先进技 术相结合
稀土永磁电机
可以部分替代传 统的电励磁电机
半直驱永磁风力发电机
2.3 混合励磁发电机
在发电机运行中为了保持电压不变,需要 进行磁场调节。对于永磁发电机来说,转 速的变化或负载电流的变化会造成输出电 压的变动,但由于永磁电机的气隙磁场是 由永磁体和磁路磁导决定的,调节气隙磁 场困难而导致电压调节困难。
2.3 混合励磁发电机
混合励磁同 步发电机
71.44 55.76 54.14
70
2.06
59.6
6.44
50.7
不同极槽配合下的转矩波动
极槽8数极9槽转矩脉8动-9曲线 8-36
转矩波动
9.4% 13.2%
8-48 17.6%
3.1 转矩脉动仿真及抑制 对齿槽转矩需采取多种措施加以抑制,如:
优化磁极形状 将定子槽斜槽或永磁体斜极 增设辅助槽 优化极弧因数 这些使三维磁场的计算更为复杂。
3.1 转矩脉动仿真及抑制
需要用三维电磁场分析计算 来弄清其电磁场分布规律和 优化设计规律,进而提高其 性能。
横向磁通电机的磁路
1.2 横向磁通永磁电机
横向磁通电机的一种典型结构图
1.2 横向磁通永磁电机
定子结构
1.2 横向磁通磁通永磁电机
定子齿外端的
端部漏磁很大。
磁密较低,越
往里齿磁密越
1.3 无铁心永磁电机
利用钕铁硼永磁高矫顽力(约900kA/m)的 优异特性而不用或少用硅钢片,制成无铁心
永磁电机,则电机的重量可以大幅度下降、
效无率铁提心高电、机振的动三噪维声磁显场著是降开低域,的同,时分具析有计更 低算的的转关动键惯技量术、之更一快是的如响何应确速定度三、维更开宽域的场调 速的范边围界、条更件长和的对使计用算寿结命果。的有效处理。