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。低速大转矩永磁电机，实现低速直驱并高效率运行需解决如下关键技术。电 机在低速运行时，其气隙磁场的低次空间谐波和电枢绕组的低次电流时间谐波相 互作用，会使电机的转矩产生脉振，这种低频脉振要在较长的变加速起停过渡过 程中实现平稳传动，显然是难以胜任的同时，因为取消了机械减速机，会使机 械系统的任何扰动都直接作用在电机的轴上，同样会给系统的动态稳定性增加控 制难度由于，当代国际先进的电力电子变频调速技术，均采用正弦波脉宽调制 式的输出电压波形，这种波形的输出几乎是个理想的正弦波，这就要 求电机电枢绕组的内电势波应与之适应，才能使电枢电流也为正弦波，消除由于 电枢电流谐波引起的转矩脉振问题。 从电磁感应定律可知，要使电机内电势波形正弦，其实就是如何使产 生内电势的磁场波形正弦化的问题。从电机的基本理论可知，影响磁场波形的因 素除电机设计的共同问题外，对于永磁同步电动机可主要可归纳为转子 永磁体结构形式的选取主磁极极弧系数的选择电枢绕组的排布方式和定子齿 谐波影响的消除等四个方面。 转子永磁体结构形式的选取 从电源与匹配运行所组成的低速大扭矩驱动系统最优化观点出 发，为保证驱动系统有足够的线性调节范围，变频器额定输出频率应尽可 能高般取以上为降低变频器的成本和损耗，要求变频器的额定输 出电流要尽可能小。因此，电机在设计上要采用图的切向磁极结构，每极激励 面积是相邻两个永磁体槽深方向面积之和。可以克服径向结构在多极时的每极激 励面积不足的缺点，方便地根据需要通过调整永磁体槽深来选择激励面积的大 小。 图转子切向结构磁极的基本形式 主磁极极弧系数的选择 在同步电机的设计中，极弧系数的选取对电机电枢绕组内电势波形以及电机 出力大小有着重要的影响。在低速大扭矩驱动系统中，采用的优点之是 可以通过选择适当的极弧系数来消除次谐波对电枢绕组内电势波形的影响。若 通过适当地调整漏磁的大小和选择合适的极弧系数，使气隙磁密的波形呈准梯形 波分布。 电枢绕组的排布方式 在般的交流电机设计中，可以通过电机定子绕组的分布和短距来消除谐 波。但在采用了多极的低速中小型电机中，已经不可能有足够的电枢绕组槽，来 供分布使用。采用整距集中绕组显然对电枢绕组内电势波形正弦化不利。因此， 采用分数槽绕组几乎是惟的选择。根据电机设计基本理论，分数槽绕组不但可 以有效地消弱电枢绕组内电势中的高次谐波，而且对于低次的齿谐波同样有消除 作用。从提高绕组利用系数和消除主要低次谐波的观点出发，分数槽绕组的实际 线圈跨距应该采用式取整短距的方法确定。  式中电枢绕组的槽数电机极对数。 齿谐波影响的消除 在低速大扭矩驱动系统中，气隙齿谐系与异步电动机相比，具有明显的不同，如 图所示。这种近似与负载率无关的力能特性，特别适合机械装备的特点。因此， 本项目成果推广应用，将大幅度地提高选矿厂球磨机电气传动的力能指标。 可以实现机械装备的无齿轮传动 在传统的球磨机传动系统中，由于异步电动机无法制成多极，为了满足负 载的低速大转矩需要，般采用异步电动机齿轮减速机的方式实现。齿轮减速 机的存在不仅增加了系统的制造成本，其自身的传动效率低振动和噪声严重 润滑油渗漏污染日常维护工作量大等弊端，都增加了机械装备的运行成本。本 项目提出的稀土永磁同步电动机，可以直接设计成低速大转矩，能够直接满足负 载需要的速度和力矩的要求，从根本上克服了异步电动机齿轮减速机传动系统 存在的各种弊端。 因此，改善球磨机的性能指标，提高抽油机的运行效率，从而更好地实现节 能增效，改善电网的供电状况，对矿石加工行业的发展起着举足轻重的作用。 球磨机用永磁电机节能分析 表节能分析表 异步机减速机永磁电机 功率 效率 损耗电量天 台减少耗电 天 台减少耗电 年天， 改造后全厂减 少耗电年，台万度 折合标准煤吨 按本厂改造的机型，原异步电动机额定功率，本电机的额定功率选为，则每台球磨机每年可节约的电能万度，全厂每年仅此项改造即可节约 万度，折合标准煤吨按发电效率为克度。可见，此改造项 目具有巨大的经济效益和社会效益。 总结 根据国内外调查，工业领域电动机年平均运行时间约在左右，但在矿 山石油化工造纸冶金电力等行业，电动机年运行时间往往超过， 对于这些运行时间长的场合，如采用高效超高效甚至超超高效永磁电动机将会 对能源节约带来更显著的效果。 据统计，和年全国共生产各种电动机亿，其中中小型电动 机年产量约占总产量的。中小型电动机耗电量占总发电量的，加 上大型电动机和微电机，耗电量达，是电力生产部门最大的用户。如果效率 平均提高个百分点，则将会节约电能万，按工业用电元度计算， 则可节约电费万元左右，同时还可以减少万炭排量。根据京都议 定书，每吨炭排量可以销售到美元，中国和联合国正在北京筹建炭交易 中心，预计年，中国炭排量定额占，也就是说超过，要花钱买炭排 量，低于，可以卖出。因此高效永磁同步电动机从国家政策导向和市场需求 方面都有其它电机不可替代的优势，市场前景非常广阔。 因此，大力发展与应用新型节能球磨机永磁电机，将使我国选矿经济效益 进步提高，成本大幅度降低。 附件我国高效永磁同步电动机的研发与应用现状 附件大连钰霖电机有限责任公司研制成功的永磁电机及应用现状 附件泥浆泵直驱用永磁同步电动机试验报告 附件我国高效永磁同步电机应用现状 国内许多高校研究所和企业针对不同应用场合，先后开发出了多种高效超高效和超 超高效异步起动永磁同步电动机和变频调速永磁同步电动机产品。现摘要介绍几种典型产 品。需要说明的是，这些产品是在颁布之前研发的，与和的效率值稍有 出入，只要调整设计和优化，有可能达到所规定的标准。 油田抽油机用高效高起动转矩永磁同步电动机 目前，油田抽油机用感应电动机普遍存在大马拉小车现象，电能浪费严重。国内针 对油田抽油机负载特性，在减小个机座号的情况下开发出高效高起动转矩永磁同步电 动机系列图，该系列电机不仅在额定负载时效率和功率因数高，而且在轻载额定 负载时仍具有用较高的效率和功率因数，在不同油田运行时节电率达以上，表为 其中两种典型规格电机效率与感应电动机和标准对比。 图高效永磁电动机应用在油田抽油机上 表高效永磁电动机与感应电动机和标准对比 电机规格电机类型效率机座号铁心长转子型式 极 高效永磁电动机铸铝转子 感应电动机铸铝转子 极 高效永磁电动机铸铝转子 感应电动机铸铝转子 项目背景 国家中长期科学和技术发展规划纲要中，三重点领域 及其优先主题制造业基础件和通用部件和能源工业节能 两个主题提出。电机及其控制系统是各种机械装备中最关键的部件，对机械装备 的效率性能成本可靠性以及寿命等都有着举足轻重的作用。世界经济发展 步伐的加快，增加了人们对能源的需求，能源问题已经成为影响各国经济发展速 度的战略性问题。本着我国开发与节约并举节约优先的节能方针，我们要 充分认识到加强节能工作的重要性和紧迫性。 电能是最主要的二次能源，也是最重要的节能对象。据统计，年我国 各类电动机总装机容量约为亿千瓦，其中异步电动机的装机容量超过全国电 动机总装机容量的，年耗电亿万千瓦时以上，约占全国用电量的，运行 效率比国外先进水平低个百分点，相当于每年浪费电能约亿千瓦时。 年我国电动机年产量约为万千瓦，平均效率比发达国家低个百分 点。电动机拖动系统效率比发达国家低个百分点，相当于国际世纪七 八十年代的水平。从上述数据可以看出方面，我国目前电能浪费问题仍然 严重，很大程度上归因于占主体地位的工业用自电动机的综合运行性能较差，电 机效率不高另方面，也表明我国的电机发展仍有很大的潜力空间。因此，节 能既是电机行业面临的严峻课题，也是电机行业发展的新机遇。 球磨机是选矿厂加气混凝土原料制备中最重要的设备，他用于铁矿石石 灰石膏砂矿渣等物料的粉磨。物料只有经过粉磨并到要求细度后才能进行 充分混合相互作用，才能使制品达到强度，粉磨是加气混凝土生产中的重要程序， 粉磨过程耗电量大，球磨机般是选矿厂或加气混凝土工厂中电机容量最大的设 备。球磨机由给料部出料部回转部传动部减速机，小传动齿轮，电机， 核准通过，归档资料。 未经允许，请勿外传,电控等主要部分组成如图所示。其中传动部是电能损耗的主要的环节，也 是节能增效的关键环节。 低速大转矩传动系统般是指转速低于，额定输出转矩大于 的传动系统。这样的传动系统在许多工业传动领域中是常见的，球磨机 传动系统，是典型的低速大转矩系统。除球磨机系统外，还包括电梯驱动系统 重型机床矿山机械石油机械以及建筑机械等。在这些要求低速传动的系统中， 目前主要采用传统的异步机减速机的驱动模式。这种驱动模式的缺点主要体现 在方面，由于减速机齿轮等机械原因降低了系统的整体传动效率另方面， 由于减速机的存在使传动系统的整体体积较大，或者说系统的传输功率密度较 低。显然，传统的驱动模式己无法适应现代驱动的要求，存在着诸多理论和技术 问题有待解决。 众所周知，永磁电动机采用永磁体励磁，不需要无功励磁电流，可以显著提 高功率因数，减小了定子电流和定子电阻损耗而且在