【RS50】稀土永磁直流电动机设计及研究.doc文档

国内研发的第台稀土永磁直流电机即为的永磁发电机。

永磁发电机也用作大型汽轮发电机的副励磁机，年代我国研制成功当时世界容量最大的稀土永磁副励磁机，配备汽轮发电机后大大提高电站运行的可靠性。

目前，电源用的内燃机驱动小型发电机车用永磁发电机风轮直接驱动的小型永磁风力发电机正在逐步推广。

高效永磁同步电动机永磁同步特别现状永磁直流电机的发展同永磁材料的发展密切相关。

我国是世界上最早发现永磁材料的磁特性并把它应用于实践的国家，两千多年前，我国利用永磁材料的磁特性制成了指南针，在航海军事等领域发挥了巨大的作用，成为我国古代四大发明之。

世纪年代出现的世界上第台电机就是由永磁体产生励磁磁场的永磁直流电机。

但当时所用的永磁材料是天然磁铁矿石，磁能密度很低，用它制成的电机体积庞大，不久被电励磁电机所取代。

随着各种电机迅速发展的需要和电流充磁器的发明，人们对永磁材料的机理构成和制造技术进行了深入研究，相继发现了碳钢钨钢最大磁能积约钴钢最大磁能积约等多种永磁材料。

永磁材料是天然磁铁矿石，磁能密度很低，用它制成的电机体积庞大，不久被电励磁电机所取代。

世纪年代出现的世界上第台电机就是由永磁体产生励磁磁场的永磁直流电机。

但当时所用的部分内容简介，谢谢，第章绪论永磁直流电机的发展历史和现状永磁直流电机的发展同永磁材料的发展密切相关。

我国是世界上最早发现永磁材料的磁特性并把它应用于实践的国家，两千多年前，我国利用永磁材料的磁特性制成了指南针，在航海军事等领域发挥了巨大的作用，成为我国古代四大发明之。

世纪年代出现的世界上第台电机就是由永磁体产生励磁磁场的永磁直流电机。

但当时所用的永磁材料是天然磁铁矿石，磁能密度很低，用它制成的电机体积庞大，不久被电励磁电机所取代。

随着各种电机迅速发展的需要和电流充磁器的发明，人们对永磁材料的机理构成和制造技术进行了深入研究，相继发现了碳钢钨钢最大磁能积约钴钢最大磁能积约等多种永磁材料。

特别是世纪年代出现的铝镍钴永磁最大磁能积可达和年代出现的铁氧体永磁最大磁能积现可达，磁性能有了很大提高，各种微型和小型电机又纷纷使用永磁体励磁。

永磁直流电机的功率小至数毫瓦，大至几十千瓦，在军事工农业生产和日常生活中得到广泛应用，产量急剧增加。

相应地，这段时期在永磁直流电机的设计理论计算方法充磁和制造技术等方面也都取得了突破性进展，形成了以永磁体工作图图解法为代表的套分析研究方法。

但是，铝镍钴永磁的矫顽力偏低，铁氧体永磁的剩磁密度不高，限制了它们在电机中的应用范围。

直到世纪年代和年代，稀土钴永磁和钕铁硼永磁二者统称稀土永磁相继问世，它们的高剩磁密度高矫顽力高磁能积和线性退磁曲线的优异磁性能特别适合于制造电机，从而使永磁直流电机的发展进入个新的历史时期。

永磁直流电机的种类及发展趋势稀土永磁发电机永磁同步发电机与传统的发电机相比不需要集电环和电刷装置，结构简单，减少了故障率。

采用稀土永磁后还可以增大气隙磁密，并把电机转速提高到最佳值，提高功率质量比。

当代航空航天用发电机几乎全部采用稀土永磁发电机。

其典型产品为美国通用电气公司制造的极和的稀土钴永磁同步发电机。

国内研发的第台稀土永磁直流电机即为的永磁发电机。

永磁发电机也用作大型汽轮发电机的副励磁机，年代我国研制成功当时世界容量最大的稀土永磁副励磁机，配备汽轮发电机后大大提高电站运行的可靠性。

目前，电源用的内燃机驱动小型发电机车用永磁发电机风轮直接驱动的小型永磁风力发电机正在逐步推广。

高效永磁同步电动机永磁同步电动机与感应电动机相比，不需要无功励磁电流，可以显著提高功率因数可达到，甚至容性，减少了定子电流和定子电阻损耗，而且在稳定运行时没有转子铜耗，进而可以减小风扇小容量电机甚至可以去掉风扇和相应的风摩损耗，效率比同规格感应电动机可提高个百分点。

而且，永磁同步电动机在额定负载范围内均可保持较高的效率和功率因数，使轻载运行时节能效果更为显著。

这类电机般都在转子上设置起动绕组，具有在频率和电压下直接起动的能力。

目前主要应用在油田纺织化纤工业陶瓷玻璃工业和年运行时间长的风机水泵等领域。

我国自主开发的高效高起动转矩钕铁硼永磁同步电动机在油田应用中可以解决大马拉小车问题，起动转矩比感应电动机大，可以替代大个机座号的感应电动机，节电率在左右。

纺织化纤行业中负载转动惯量大，要求高牵入转矩。

合理设计永磁同步电动机的空载漏磁系数凸极比转子电阻永磁体尺寸和定子绕组匝数可以提高永磁直流电机的牵入性能，促使它应用于新型的纺织和化纤工业。

大型电站矿山石油化工等行业所用几百千瓦和兆瓦级风机泵类用电机是耗能大户，而目前所用电机的效率和功率因数较低，改用钕铁硼永磁后不仅提高了效率和功率因数，节约能源，且为无刷结构，提高了运行的可靠性。

目前永磁同步电动机是世界上功率最大的异步起动高效稀土永磁直流电机，效率高于同规格电机效率为，功率因数，可以替代比它大个功率等级的普通电动机。

交流伺服永磁电动机和无刷直流永磁电动机现在越来越多地用变频电源和交流电动机组成交流调速系统来替代直流电动机调速系统。

在交流电动机中，永磁同步电机的转速在稳定运行时与电源频率保持恒定的关系，使得它可直接用于开环的变频调速系统。

这类电机通常由变频器频率的逐步升高来起动，在转子上可以不设置起动绕组，而且省去了电刷和换向器，维护方便。

变频器供电的永磁同步电动机加上转子位置闭环控制系统构成自同步永磁电动机，既具有电励磁直流电动机的优异调速性能，又实现了无刷化，主要应用于高控制精度和高可靠性的场合，如航空航天数控机床加工中心机器人电动汽车计算机外围设备等。

现已研制成宽调速范围高恒功率调速比的钕铁硼永磁同步电动机和驱动系统，调速比高达，极限转速达到。

永磁同步电动机高效小振动低噪声高转矩密度的特点在电动车机床等驱动装置中是最理想的电动机。

随着人民生活水平的不断提高，对家用电器的要求越来越高。

例如家用空调器，既是耗电大件，又是噪声的主要来源，其发展趋势是使用能无级调速的永磁无刷直流电动机。

它既能根据室温的变化，自动调整到适宜的转速下长时间运转，减少噪声和振动，使人的感觉更为舒适，还比不调速的表示。

它包括专用机床调整工人的工资专用机床的折旧费和维修费专用夹具的设计制造费和维修费等。

对两种工艺方案进行经济评价时，般分为两种情况两种工艺方案的基本投资相近，或在现在设备条件下，工艺费用即可作为衡量两种工艺方案经济性的依据。

假设两种工艺方案全年工艺费用分别为两种工艺方案全年工艺费用与年产量的关系，如下图所示。

图两种工艺方案全年工艺费用的比较由两直线的交点便可确定两种工艺方案在全年工艺费用相条件下的年产量。

若假设上述两种工艺方案全年工艺费用相等，即，则可由解析法求出年产量，其值为由图可看出各工艺方案的优劣与零件的年产量有密切关系。

当年产量为时，两种工艺方案的工艺费用相等。

当年产量小于时，第种工艺方案比较经济。

④当年产量大于时，第二种工艺方案比较经济。

两种工艺方案的基本投资相差较大时。

假设第种工艺方案采用生产效率较高价格较贵的机床和工艺装备，其基本投资额大，而工艺费用则较低第二种工艺方案采用生产效率较低价格较便宜的机床和工艺装备，其基本投资而额小，而工艺费用则较高。

就是说，这时工艺费用的降低是由于增加基本投资而获得的。

在这种情况下，单纯比较工艺费用显然是不合理的，必须同时考虑两种方案基本投资差额的回收期限。

回收期限是指第种方案多花费的投资由工艺费用降低收回所需的时间。

回收期限可用下式计算式中回收期限年基本投资差额元全年工艺费用差额元年回收期限愈短，则经济性愈好。

当回收期限小于所用机床或工艺费用的使用年限且小于国家规定的标准回收期限时，第种工艺方案才是比较经济的。

新夹具的标准回收期限为年，新机床的标准回收期限为年。

工艺性分析电枢工艺流程图电枢嵌线并头先将线圈下层边下到槽底，再用划线板将上层边划入槽内。

嵌入槽中的导线和线圈端部都应该排列整齐，无严重交叉，以防止槽满率降低，下线困难及导线之间绝缘击穿。

线圈出现头的极性和头尾应正确无误。

④嵌线时，在层间和端部也注意各相绕组之间线圈的布置对称性。

须将选配好的线圈组按照绕组展开图的要求依次将线圈下到各槽中。

将每槽中的线圈分为三个虚槽，每四个导体数相并接。

绕组扎绑嵌线后，其端部需要绑扎紧固，采用耐高温的高强度无纬带绑扎。

焊接搪锡电枢绕组与换向片间的锡焊在搪锡中进行。

车锡堆图工艺流程图电枢下线电枢焊接扎绑线电枢浸漆电枢粗车精车倒角下刻试验电枢平衡换向器积压换向器超速动压电枢铁心换向器压轴换向片冲压换向极塑压压圈加电枢冲片加轴加线圈绕制试验检验短路嵌线后用感应电压法检查有无匝间短路，利用其波形比较法来判断。

电压降将电枢绕组通电，然后用电压表依次测量相邻的换向片电压值，看测得的电压值是否相差不多，来证明其焊接处是否存在焊接问题如虚焊夹杂等。

耐压在工频交流，维持分钟高压试验，看是否击穿。

浸漆预热浸渍烘干④浸渍处理的质量检查涂覆盖漆最后烘干车换向器电枢外圆磨外圆轴颈下刻云母片为了防止产生环火现象减小电刷磨损，需要下刻云母片，深刻约倍的云母片厚度，并适当倒角。

动平衡喷漆用红氧化铁漆喷于电枢铁心端部和表面，以防止其生锈。

垫压轴承精车换向器换向器的清理去毛刺用细永磨砂纸打磨。

换向器抛光检验短路检查精车换向器外圆后，在云母槽和退刀槽中是否留有铜屑下刻和倒角后，云母槽中的铜屑是否清除干净是否有残留的焊锡在片中。

外表塑料表面应有光泽，无裂痕聚胶气泡疏松和缺料等缺陷。

切削加工表面上应涂有绝缘漆。

绝缘电阻在涂漆烘干后，换向器温度为时，测量换向器对地的绝缘电阻，其值应不低于。

④耐压试验对金属套管的塑料换向器，在压入转轴后进行对地面耐压试验。

机械强度检查超速试验