稀土永磁电机的关键技术与高性能电机开发

永磁电机以永磁体产生的磁场为媒介进行机械能和电能的相互转换.在扼要介绍了与稀土永磁电机密切相关的永磁材料的基础上，阐述了稀土永磁电机分析理论、设计计算方法、磁路结构、优化设计、防失磁等应用基础理论与共性关键技术上所取得的进展，简要介绍了所开发的高性能价格比的多种永磁电机——永磁发电机、高效永磁电动机、交流永磁伺服电机和直流电动机，其中特别介绍了两种新型结构的永磁电机，并初步展望了稀土永磁电机的发展前景.     

现代永磁电机发展趋势

阐述了现代永磁电机的发展趋势，指出了由于高性能永磁材料及大功率模块（ＩＧＢＴ）等的出现，永磁电机朝着大功率、高转速、大转矩，超微型和智能比方向发展     

稀土永磁电机正进入大发展的新时期

稀土永磁电机作为节能减排、绿色能源及信息化等领域的发展焦点已成为众人研究的对象.针对永磁风力发电机、超高效永磁同步电动机、交流永磁伺服电动机和特种永磁电机等已研究电机进行介绍和分析,列出各自的特点及适用场合,给出其与传统电机的性能对比结果.由于用户对电机性能的要求日益增高,电机结构日益新颖多样,因此,增加了设计及研究的复杂性.通过多耦合系统、多学科知识的整合,永磁电机的性能得到了进一步的优化,并且将会得到更大的发展.     

钕铁硼永磁同步电动机的转子结构与工艺分析

电机中采用了磁性能很高的钕铁硼永磁材料后,使电机体积减小,功率提高,同时改变了传统结构与工艺,在这方面带来了一系列新问题。本文是在研制钕铁硼永磁同步电动机的基础上,对电机的转子结构及其加工工艺进行分析探讨,试制样机为3kW、4极。     

永磁同步电机的优化设计

本文分析了永磁材料的特点,导出了相应的永磁同步电机优化设计的数学模型,设计了计算机实现的方法,编制了相应的计算机程序,并成功地设计了0.8kW NdFcB永磁同步电机,该电机通过了上海市科委的鉴定,现已投入批量生产。     

永磁材料及温度对内置式永磁电机性能及转矩脉动的影响

研究了不同的永磁材料及其温度对内置式永磁电机的性能影响。给出了现代牵引电机二维有限元瞬态模型,采用有限元方法计算了不同型号的铷铁硼永磁材料及不同温度时电机的转矩、转矩纹波及齿槽转矩,并对其进行了比较分析。其结论对电机设计研究者及工程师具有指导参考意义。     

高速永磁电机转子护套强度分析

目前永磁电机多采用烧结钕铁硼永磁材料,其抗压强度较大而抗拉强度很小,永磁体难以承受转子高速旋转巨大离心力产生的拉应力,必须在永磁体外设置高强度非导磁防护套,采用过盈配合给永磁体施加一定的预压力．介绍高速永磁电机转子的设计特点,论述永磁转子结构形式的选取与转子强度的计算方法．利用有限元法进行强度分析,确保额定转速为60000r／min、额定功率为75kW的高速电机永磁转子的强度．     

紧圈材料对永磁电机气隙磁通的影响

首次提出在永磁电机中使用导磁紧圈，同时使用磁路法，作图法及有限元法计算紧圈材料对气隙磁通的影响，并对两种典型结构的永磁电机进行计算，均说明使用导磁紧圈可比使用非导磁紧圈获得更大的气隙磁通；而比使用焊接紧圈成本低，工艺简单。样机的实验结果与计算结果一致的。     

高性能自起动钕铁硼永磁同步电动机

在同步电动机中采用了高性能钕铁硼永磁材料后,其效率和功率因数比异步电动机有较大提高,但是也给这种电机的设计计算、起动性能以及电机的结构工艺等方面带来新的问题。本文在研制这种电机的基础上对上述问题进行了探讨,并介绍了一种新型转子结构,提出了解决起动难题而采取的一些措施。     

永磁同步电机的参数及状态估计

永磁同步电动机的参数及状态估计是提高控制性能的基础。扩展卡尔曼滤波器是永磁同步电机参数和状态估计的一种有效方法；本文给出了滤波器的设计方法，工作原理及实现；仿真结果表明该方法具有良好的参数估计和辨识能力，能够逼近电机的实际状态。     

一种新型方波永磁风力发电机

提出了一种新型方波永磁风力发电机，介绍了电机的设计特点，并与正弦波永磁风力发电机做了对比实验研究，结果表明，这种新型方波永磁电机具有出力大、效率高、供电质量好以及工艺简单等一系列优点，特别适合于变速运行的交-直或交-直-交供电系统。     

电动汽车盘式轮毂永磁电机设计

为了合理地设计盘式轮毂永磁电机,利用盘式永磁电机对电动汽车轮毂进行了研究.在对电动汽车特性要求以及电机结构、材料、特点分析的基础上,选用盘式无铁芯永磁同步电机作为电动汽车轮毂直驱电机.为选择理想的电机参数,通过理论分析的方法对轮毂式电动汽车总体动力性能进行分析计算,讨论了决定轮毂电机选择的电动汽车3项主要性能指标：最高车速、加速时间与最大爬坡度.根据电动汽车的性能要求,最终合理地确定了轮毂电动机的功率、转速与转矩,给定了轮毂电动机的主要参数,为轮毂盘式电机的设计提供了依据.     

钕铁硼永磁同步电动机电枢反应电抗的计算

本文根据钕铁硼永磁同步电动机的结构特点，在建立钕铁硼永磁同步电动机电枢反应电抗参数分析模型的基础上推导出纵、横轴电枢反应电抗的计算公式；分析了电机磁路饱和对电枢反应电抗的影响；介绍了纵、横轴电枢反应电抗饱和值的计算方法．     

机械变磁通永磁同步电机发展综述

机械变磁通永磁同步电机是利用机械传动方式实现磁场调节的一类新型永磁电机.通过引入机械调磁及机械变磁通永磁电机的概念,提出了几种典型拓扑结构的机械变磁通永磁同步电机,分析了新型电机的工作磁路与运行原理,并给出了各类电机综合特性的定性比较分析.结果表明,相对于其它几类机械变磁通永磁电机,转子错开式机械变磁通轴向磁场永磁同步电机拓扑结构具有弱磁效果较好、漏磁系数较小、效率较高和制造工艺较简单等优势.     

永磁电机二维电磁场计算

永磁电机的结构多种多样,它的磁场是三维分布,计算困难．一般采用二维场计算进行等效,在对多种结构永磁电机电磁场计算的基础上,建立了永磁电机二维电磁场计算模型,同时进行了修正,提高了计算精度,满足了工程实际的要求．     

永磁电机动态退磁的时步有限元计算

针对永磁电机瞬态运行时可能出现永磁（PM）材料不可逆退磁的问题,提出了一种利用PM实际磁化曲线建立其非线性退磁模型的永磁电机瞬态运行仿真的时步有限元方法.在电机磁场方程的求解中,给出了适用于各向异性材料的任何单元类型和任何单元个数的雅克比矩阵表示方法,并推导了以空间矢量矩阵表示的牛顿-拉斐逊公式和能实现非线性迭代计算的时步有限元公式.利用该时步有限元方法对一台永磁电机一相突然短路的动态过程进行了仿真计算,计算结果正确显示了PM材料的动态退磁过程.     

基于Tabu算法的轮毂式永磁电机优化研究

以永磁电动机的永磁材料用量为优化设计目标，把改进的禁忌搜索算法（tabu search algorithm）与电磁场逆问题分析法相结合，对一台轮毂式永磁无刷电动机实施了优化设计。详细分析了优化设计过程中目标函数和优化变量的确定原则。对于分别选择单目标和多目标函数时得到的不同优化结果进行了对比和讨论。参照样机的设计指标，对优化后的气隙磁通和电磁转矩等主要参数作了检验。优化设计结果表明，在不降低样机电气性能的前提下，优化样机永磁材料的用量可大大减少，从而使得优化后电机的价格、体积和重量都有相应的减小。     

面向对象技术的永磁电机二维电磁场计算软件

解决了永磁电机电磁场计算的一些关键技术,用面向对象的程序设计方法开发了永磁电机二维电磁场计算软件。     

低速高扭矩永磁直流电机的设计及参数解析计算

设计出汽车电动千斤顶需要的一种低速高扭矩永磁直流电机。本文根据此电机的特点和使用的工况,分别对电机的永磁材料、气隙磁密波形、电枢绕组和电路形式、转子结构、定子结构进行选择和确定,并利用分离变量法求解永磁电机绕组的电枢反应磁场、绕组的自感互感、电机负载气隙磁场、绕组电流和电磁转矩,从而得出该电机的参数表。     

铁氧体永磁材料的研究现状

铁氧体永磁材料因具有良好的磁性能以及性价比高等优点成为了当前永磁材料中的热点研究对象。本文从结构与特性、制备方法、磁性能调控方法、应用现状等几个方面综述了铁氧体永磁材料的研究进展,并对铁氧体永磁材料的发展做出了展望。