永磁同步电机论文开题报告

永磁同步电机优缺点:

与普通的三相异步电动机比，永磁同步电动机具有高启动转矩、启动时间较短、高过载能力的优点，可以根据实际轴功率降低设备驱动电动机的装机容量，节约能源的同时减少固定资产的投资。

相对而言，永磁同步电动机控制方便，转速只决定于频率，运行平稳可靠，不随负载及电压的波动而变化。鉴于永磁同步电机转速严格同步的特点，决定了电机动态响应性能好的优势，比较适合于变频控制。

永磁同步电动机的优势更在于其两低两高，即损耗和温升低、功率因数和效率高，这也正是人们对于电机性能的追求，也就决定了永磁电机的市场应用地位。

永磁电机为何损耗低、温升低？

由于永磁同步电动机的磁场是由永磁体产生的，从而避免通过励磁电流来产生磁场而导致的励磁损耗，即我们说的铜损耗；电机运行时转子运行无电流，显著降低了电动机温升，据不完全统计，在相同负载条件下，温升会低20K左右。

永磁同步电机的高功率因数和高效率:

相比异步电动机，永磁同步电动机在轻载时效率值要高很多，其高效运行范围宽，负载率在25%～120%范围内效率大于90%，永磁同步电动机额定效率可达现行国标的1级能效要求，这是其在节能方面，相比异步电动机最大的一个优势。

实际运行中，电动机在驱动负载时很少以满功率运行。其原因是：一方面，设计人员在电动机选型时，一般是依据负载的极限工况来确定电动机功率，而极限工况出现的机会是很少的，同时，为防止在异常工况时烧损电动机，设计时也会进一步给电动机的功率留裕量；另一方面，电动机制造商为保证电动机的可靠性，通常会在用户要求的功率基础上，进一步留一定的功率裕量。这样就导致实际运行的电动机，大多数工作在额定功率的70%以下，特别是驱动风机或泵类负载，电动机通常工作在轻载区。对异步电动机来讲，其轻载效率很低，而永磁同步电动机在轻载区，仍能保持较高的效率。

永磁同步电动机功率因数高，且与电动机级数无关，电动机满负载时功率因数接近1，这样相比异步电动机，其电动机电流更小，相应地电动机的定子铜耗更小，效率也更高。而异步电动机随着电动机级数的增加，功率因数越来越低。而且，因为永磁同步电动机功率因数高，电动机配套的电源（变压器）容量理论上是可以降低，同时可以降低配套的开关设备和电缆等规格。

永磁同步电机之劣势:

永磁同步电机也有其劣势，比如：永磁同步电动机的启动电流倍数约为9倍，较异步电动机的启动电流大；永磁同步电动机不能采用降压启动方式。因为在降压供电条件下，其异步启动转矩下降比异步电动机大，会造成启动困难。对于永磁同步电动机的自启动特性和系统短路时的反馈电流，不同设备制造厂的参数差别较大，且由于相关数据获取较难，永磁同步电动机的应用，会对用电系统的短路水平和启动计算校验带来一些不确定的因素。

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永磁同步发电机结构主要分为三部分：主电枢和主转子、主励磁机、副励磁机。永磁其实是指副励磁机部分，主转子是一定是线圈绕组，不然就无法自动调压。主转子通过直流电来产生磁场，在原动机的驱动下，磁场随转子旋转。如果是小的风力发电机，是没有调速机构的，做了不同步发电机。其发电原理和汽车上的发电机类似，发出交流电，内部调压并整流成直流电，要配合蓄电池使用。如果用电设备是交流电，还要有逆变器。

永磁同步电动机发展现状综述

随着永磁材料性能的提高和成本的降低，永磁同步电动机以其高效率、高功率因数和高功率密度等优点，正逐渐成为电动汽车驱动系统的主流电机之一。

永磁电动机驱动系统永磁电动机既具有交流电动机的无电刷结构、运行可靠等优点，又具有直流电动机的调速性能好的优点，且无需励磁绕组，可以做到体积小、控制效率高，是当前电动汽车电动机研发与应用的热点。

永磁电动机驱动系统可以分为无刷直流电动机(BLDCM)系统和永磁同步电动机(PMSM)系统。

无刷直流电动机(BLDCM)系统具有转矩大、功率密度高、位置检测和控制方法简单的优点，但是由于换相电流很难达到理想状态，因此会造成转矩脉动、振动噪声等问题。

对于车速要求不太高的电动汽车驱动领域，BLDCM系统具有一定的优势，得到了广泛的重视和普遍应用。

永磁同步电动机(PMSM)系统具有高控制精度、高转矩密度、良好的转矩平稳性以及低噪声的特点，通过合理设计永磁磁路结构能获得较高的弱磁性能，提高电动机的调速范围，因此在电动汽车驱动方面具有较高的应用价值，已经受到国内外电动汽车界的高度重视，并在日本得到了普遍的应用，是一种比较理想的电动汽车驱动系统。

电动车用永磁同步电动机研究状况1、日本电动车用永磁同步电机状况日本1965年就开始研制电动车，于1967年成立了日本电动车协会。

由于永磁同步电机的性能优良，所以一经问世就受到日本汽车公司的青睐。

1996年，丰田汽车公司的电动车RAV4就采用了东京电机公司的插入式永磁同步电机作为驱动电机，其下属的日本富士电子研究所研制的永磁同步电机可以达到最大功率50kW，最高转速1300r/min。

1998年1月，尼桑公司研发的新一代电动小客车在美国加利福尼亚州投入使用。

驱动电机采用了钕铁硼材料，电机体积很小。

永磁同步发电机和其它类型的旋转电机一样，由固定的定子和可旋转的转子两大部分组成。由于绕组与主磁场之间的相对切割活动，绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。同步发电机，是作发电机运行的同步电机，是一种最常用的交流发电机。广泛用于水力发电、火力发电、核能发电以及柴油机发电。转子转速与定子旋转磁场的转速相同的交流发电机。按结构可分为旋转电枢和旋转磁场两种。当它的磁极对数为p、转子转速为n时，输出电流频率f=np/60（赫）。

稀土永磁同步电机的开发与应用扩大了永磁同步电动机在各个行业的应用，稀土永磁电机最显著的性能特点是轻型化、高性能化、高效节能。高性能稀土永磁电机是许多新技术、高技术产业的基础。它与电力电子技术和微电子控制技术相结合，可以制造出各种性能优异的机电一体化产品，如数控机床，加工中心，柔性生产线，机器人，电动车，高性能家用电器，计算机等等。随着稀土永磁电机技术的不断发展其行业逐渐呈现以下发展趋势。 向高效节能方向发展 稀土永磁电机又是一种高效节能产品，平均节电率高达10％以上，专用稀土永磁电机可高达15%～20％。 电动机的节能分两个方面。一方面是改革异步电动机的结构，提高效率和其他性能，异步电动机以其结构简单、价格便宜、适应各种工况条件等优点被广泛应用于工业生产各个领域。其次是发展永磁同步电动机，可以取得更高的节电效果。 国外提高电动机效率的主要途径，是通过对异步电动机的优化设计，增加铜、铝、电工钢板等有效材料用量，降低绕组损耗和铁耗；采用较好的磁性材料和工艺，以降低铁耗：合理设计通风结构和选用高性能轴承，降低机械损耗；通过改进设计和工艺，降低杂散损耗，国外己开发出高效异步电机。根据我国国情，高性能的稀土永磁材料已实现产业化，钕铁硼的产量现已居世界第一位，钕铁硼的价格也趋向合理。所以发展永磁同步电动机是新世纪电机工业技术发展趋势之一。 向机电一体化方向发展 要提升传统机电产品的水平，必须紧紧抓住机电一体化这个环节。实现机电一体化的基础，是发展各种机电一体化需用的各种高性能稀土永磁电机，如数控机床用伺服电机，计算机用VCM音圈电机。一台60把刀加工中心，要配备30台伺服电机。变频调速稀土永磁同步电机和无刷直流电机是机电一体化的基础。 向高性能方向发展 现代化装备向电机工业提出各种各样的高性能要求，如军事装备要求提供给各种高性能信号电机，移动电站，自动化装备用伺服系统及电机，航空航天用高性能、高可靠性永磁电机，化纤设备用高调速精度变频调速同步电动机，数控机床、加工中心、机器人用高调速比稀土永磁伺服电机，计算机用高精度摆动电机及主轴电机等等。 向专用电机方向发展 电机所驱动的负载千变万化，如全部采用通用型电动机，在某些情况下，技术经济很不合理。因此国外大力发展专用电机，专用电机约占总产量的80％，通用电机占20％。而我国恰恰相反，专用电机只占20％，通用型电机占80％。专用电机是根据不同负载特性专门没计的，如油田用抽油机专用稀土永磁电机，节电率高达20％。这方面的节能潜力很大。电机工作者不仅要研究电机本身，更应当研究所驱动负载的特性，设计出性能先进、运行可靠、价格合理的稀土永磁电机产品。 向轻型化方向发展 航空航天产品，电动车辆、数控机床、计算机、视听产品、医疗器械、便携式光机电一体化产品等，都对电机提出体积小、重量轻的严格要求。永磁同步电动机以其体积小、 节能、 控制性能好、 又容易做成低速直接驱动, 消除齿轮减速装置, 可通过频率的变化进行调速等优点, 在电梯技术上得以开发应用。相信随着电子技术和控制技术的发展，稀土永磁同步电机技术会朝着高效节能、机电一体化、高性能、专用电机、轻型化的方向发展并日趋完善。

一般不用永磁做发电机,因为永磁体的磁场是恒定的(不可控制的),无法实现发电机的输出功率调节.