低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機技術(shù)研究報告剖析

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1、 低速大轉(zhuǎn)矩稀土永磁同步電動機 技術(shù)研究報告 大連鈺霖電器有限公司 2007 年 3 月 低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電動機技術(shù)研究報告 1. 項目背景與研究目的 [1] 項目背景 21 世紀(jì)人類面臨的三大難題是：能源危機，環(huán)境污染和人口爆炸。而

2、工程技術(shù)界的主題無疑應(yīng)該是能源危機和環(huán)境污染。 目前，在機械裝備制造業(yè)，諸如： 機床、重礦機械、建筑機械、電力機械、石油機械等需要低速大轉(zhuǎn)矩傳動的系統(tǒng)， 仍主要采用減速機 -電機的傳統(tǒng)驅(qū)動模式。 一方面， 由于減速機齒輪等機械的原因降低了系統(tǒng)的整體傳動效率；另一方面，由于減速機的存在使驅(qū)動系統(tǒng)的整體體積較大，或者說系統(tǒng)的傳輸力能密度較低。近年來出現(xiàn)的機電一體化技術(shù)，雖然在力能密度方面有所提高，但由于其在理論思想方面僅限于機械 減速機構(gòu)與電機配合的結(jié)構(gòu)尺寸減小， 仍未跳出減速機 -電動機傳動模式的桎梏，所以其效率和力能密度亦未能令人滿意。 這種傳動模式的主要弊端在于： 減速齒輪

3、效率低，尤其是在需要大減速比的傳動系統(tǒng)，效率更低；功率密度低，機械減速機的存在，使 機械裝備體積龐大、設(shè)備笨重；環(huán)境污染，機械轉(zhuǎn)速機不僅存在噪聲污染，同時存在潤滑油造成的環(huán)境污染；機械加工工藝環(huán)節(jié)共時多，加速機齒輪加工工藝復(fù)雜，工藝環(huán)節(jié)多，并且精確度要求嚴(yán)格，給機械裝備的加工制造帶來難度和增加了工藝成本。所以，使用低速大轉(zhuǎn)矩傳動，取消機械減速機，實現(xiàn)無齒輪傳動是時代的要求，發(fā)展的需要。 本項目在國家自然科學(xué)基金和遼寧省自然科學(xué)基金資助下， 由沈陽工業(yè)大學(xué)和大連鈺霖電器有限公司共同研制成功，并在 2005 年獲得遼寧省科技進步二等獎。 [2] 研究目的 在低速大扭矩?zé)o齒輪

4、傳動系統(tǒng)中，采用稀土永磁電機取代傳統(tǒng)的異步電動機是各 國專家的共識，其技術(shù)關(guān)鍵是如何消除電機在低頻時的轉(zhuǎn)矩脈振問題。 芬蘭學(xué)者 J. Salo, T.等人報導(dǎo)了一種新型低速大扭矩內(nèi)嵌式磁極結(jié)構(gòu)的永磁同步電動機（ PMSM ），對不同轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)利用計算和仿真的方法進行了研究，盡管其理論結(jié)果可使電機的轉(zhuǎn) 矩紋波減小至 5%，但其氣隙磁密中仍含有嚴(yán)重的齒諧波。 顯然在超低速情況下， 這些齒諧波的存在仍然會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈振。 瑞典的 Nicola Bianchi 等人，采用移動轉(zhuǎn)子磁極位置的方法消除 PMSM 的轉(zhuǎn)矩紋波， 僅適用于 8 極以下，且要求電機的轉(zhuǎn)子要具有足夠磁極擺放空間。

5、德國的 N. Bianchi 等人，利用供電電流波形調(diào)制來削弱 PMSM 轉(zhuǎn)矩紋 波 [3] ，是一種依賴于電機外部控制的方法， 盡管部分地減小了 PMSM 的輸出轉(zhuǎn)矩紋波， 但由于電機內(nèi)電勢波形和氣隙磁場諧波的存在， 使電機損耗加大， 影響了電機的效率。瑞士的 P. Lampola 等人，分析了多極低速 PMSM，但其樣機僅局限于 12 極以內(nèi)的情 況。 綜觀上述文獻報導(dǎo)，其共同之處在于沒有注意到PMSM 在現(xiàn)代正弦波脈寬調(diào)制 （SPWM）電源供電情況下， 如何從低速大轉(zhuǎn)矩傳動系統(tǒng)最佳的角度來研究 PMSM 的分析和設(shè)計問題，并且其分析和解決問題的出發(fā)點都是從

6、針對電機的轉(zhuǎn)矩，而忽視了 產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈振的根本原因，即電機內(nèi)電勢波形的設(shè)計和研究。 本項目研究低速大轉(zhuǎn)矩稀土永磁同步電動機，與電力電子技術(shù)、高集成的機電一體化技術(shù)一同，組成的電子 -電氣 -機械一體化驅(qū)動技術(shù)的理論和技術(shù)。從低速大轉(zhuǎn)矩傳動系統(tǒng)最優(yōu)化的角度， 重點解決低速大轉(zhuǎn)矩稀土永磁同步電動機的最優(yōu)化設(shè)計問題；消除低頻轉(zhuǎn)矩脈動問題；轉(zhuǎn)子嵌入式磁極結(jié)構(gòu)的漏磁問題。并成功地在工廠大機械無齒輪傳動系統(tǒng)中得到應(yīng)用。 - 1 - [5] ： 低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電動機技術(shù)研究報告 2. 低速大轉(zhuǎn)矩稀土永磁同步電機的研制原理

7、 2. 1 SPWM 電源供電下 PMSM 的數(shù)學(xué)模型 現(xiàn)代變頻器幾乎全部采用 SPWM 的電壓輸出波形，它是利用標(biāo)準(zhǔn)的正弦波與三角波經(jīng)調(diào)制而成。理論分析和實驗均表明， SPWM 輸出電壓波形中低次諧波之和為零，或者說 SPWM 的輸出電壓是一個標(biāo)準(zhǔn)的正弦波。 將三相 SPWM 的輸出電壓，采用功率不變約束的 dq0 坐標(biāo)變換后供電給 PMSM 的電壓、磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩方程，在 dq0 軸坐標(biāo)系中，寫成空間矢量形式為 cos( e ) cos( e 2 2 ) ) cos( e 3 ud 3

8、uu uq 2 sin( e ) sin( e 2 ) sin( e 2 ) uv uo 3 3 3 1 1 1 uw 2 2 2 （1） us,spwmR1is dΨs j Ψ s dt （2） i s i d ji q （3） s d j q （4） Tem p si s （5） 式

9、中 uu uv uw T 為 SPWM 電源的輸出三相對稱電壓有效值（ V ）； ud u q uo T u T 為 SPWM 電源在 dqo 坐標(biāo)下的分量，對于三相對稱系統(tǒng) u o 0 ； s, s p w m e  dt 0 是以電弧度計的轉(zhuǎn)子磁極軸線相對定子 u 相軸線沿氣隙圓周的夾 角， o 為初始位置角， 為定子電角頻率； R1 為電機定子繞組相電阻 ( ) ； i s Ψs 為 dqo 坐標(biāo)下電流和磁鏈的空間矢量； p

10、 為電機極對數(shù)； Tem 為 PMSM 的電磁轉(zhuǎn)矩。 PMSM 的空間矢量圖，如圖 1 所示。從圖 1 中可以看出，定子電流空間矢量 i s 與 - 2 - 低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電動機技術(shù)研究報告 定子磁鏈空間矢量 Ψs 同相，而定子磁鏈與永磁體產(chǎn)生的氣隙磁鏈 f 間的空間電角度為 β，且 i d i s cos （ 6） i q i s sin （ 7） 將（ 6）（ 7）式代入（ 5）可得 Tem p[ f i q ( L d L q )id iq ] （8）

11、 式中 Lq , L d 分別為 PMSM 的直軸和交軸同步電感。 q s iq is d f e id u相 繞組 軸線 u phase axis 圖 1 PMSM 空間矢量圖 由上式可以看出， PMSM 電磁轉(zhuǎn)矩含有兩個分量，第一項為永磁轉(zhuǎn)矩，第 2 項磁 阻轉(zhuǎn)矩。對于 PMSM ，一般 L q Ld ，因此，為充分利用磁阻轉(zhuǎn)矩，在控制上要使直軸 電流分量為負值，即 90o 。 在采用功率不變約束的坐標(biāo)變換后， dqo 軸系統(tǒng)中的各量（電壓、電流、磁鏈）等于 uvw 軸系統(tǒng)中各相應(yīng)量的相

12、有效值的 m 倍，（m 為相數(shù)）。電磁轉(zhuǎn)矩（ 8）的穩(wěn)態(tài)表達式可為 Tem p （9） [eo i q ( X d X q )i d i q ] 式中 eo 為 dqo 坐標(biāo)下永磁體磁場在 PMSM 電樞繞組中產(chǎn)生的內(nèi)電勢， X d , X q 分別為 PMSM 的直軸和交軸同步電抗。 從（ 2）和（ 9）式可見，要消除 PMSM 低頻脈振轉(zhuǎn)矩脈動，只要能使其內(nèi)電勢的波形為標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，即可使電流的波形也為正弦波。當(dāng)然，若做到了這一點，也就實現(xiàn)了消除低頻轉(zhuǎn)矩脈振的目的。 2.2 低速大扭矩 PMSM 的設(shè)計研究 從

13、電磁感應(yīng)定律 e Blv 可知，要使電機內(nèi)電勢波形正弦，其實就是如何使產(chǎn)生內(nèi)電勢的磁場波形正弦的問題。從電機的基本理論可知，影響磁場波形的因素除電機設(shè) 計的共同問題外， 對于 PMSM 可主要可歸納為轉(zhuǎn)子永磁體結(jié)構(gòu)形式的選??； 主磁極極弧系數(shù)的選擇；電樞繞組的排布方式和定子齒諧波影響的消除等四個方面。 - 3 - 低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電動機技術(shù)研究報告 2.2.1 轉(zhuǎn)子永磁體結(jié)構(gòu)形式的選取 PMSM 的磁極形式是多種多樣的，按永磁體激勵的方向可分為徑向結(jié)構(gòu)和切向結(jié) 構(gòu)，按安裝形式可以分為外貼式和內(nèi)置式 ,其基本形式如圖 2 所示。從 SPWM

14、電源與 PMSM 匹配運行所組成的低速大扭矩驅(qū)動系統(tǒng)最優(yōu)化觀點出發(fā)，為保證驅(qū)動系統(tǒng)有足 夠的線性調(diào)節(jié)范圍， SPWM 變頻器額定輸出頻率應(yīng)盡可能高（一般取 25Hz 以上）；為降低變頻器的成本和損耗，要求變頻器的額定輸出電流要盡可能小。因此，電機在設(shè) 計上要采用多極結(jié)構(gòu)， 以降低額定同步轉(zhuǎn)速； 在大扭矩情況下， 減小電機的額定電流，則必須使每極具有足夠強的激勵磁場。永磁體提供磁場的強度是與其激勵面積直接相 關(guān)的，而對于圖 2（ a）（b）所示的徑向磁極結(jié)構(gòu)，要在中小型電機中采用多極是不可能在有限的空間內(nèi)獲得足夠激勵面積的。 因此，低速大扭矩 PMSM 采用切向磁極結(jié)構(gòu)幾乎是惟

15、一的選擇。 (a) (b) (c) 圖 2 PMSM 轉(zhuǎn)子磁極的基本形式 (a)徑向外貼式；（ b）徑向內(nèi)置式；（ c）切向結(jié)構(gòu)。 (a) 對稱隔磁回路； (b)非對稱隔磁回路圖 3 不同轉(zhuǎn)子隔磁回路永磁體激勵磁場靜態(tài)分布 采用圖 2（c）的切向磁極結(jié)構(gòu)，每極激勵面積是相鄰兩個永磁體槽深方向面積之和?？梢钥朔较蚪Y(jié)構(gòu)在多極時的每極激勵面積不足的缺點，方便地根據(jù)需要通過調(diào)整永

16、磁體槽深來選擇激勵面積的大小。但由此帶來的問題是，如何通過合理的轉(zhuǎn)子隔 磁回路設(shè)計，減小永磁體的底部漏磁問題。圖 3 是利用有限元分析，得出的不同轉(zhuǎn)子 隔磁回路結(jié)構(gòu)時，由永磁體激勵的磁場靜態(tài)分布情況。圖 3 是在永磁體尺寸相同，僅 改變轉(zhuǎn)子隔磁回路結(jié)構(gòu)的情況下得到。盡管圖 3（ a）具有對稱的機械結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子沖片 便于利用單沖的方式加工，但由于機械連接與強度的需要，磁極與極軛的連接部分， 使永磁體產(chǎn)生的磁通近 1/3 從該部分漏掉，嚴(yán)重降低了永磁材料的利用率。圖 3（ b） - 4 - 低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電動機技術(shù)研究報告 是將

17、永磁體底部的隔磁回路完全置于同一磁極下（如 N 極），利用另一磁極（ S 極）的同極相斥原理，達到提高永磁材料利用率的目的。從圖 3（ b）可見，永磁體底部漏磁 幾乎完全消除，僅剩的漏磁是由于定子采用分?jǐn)?shù)槽引起的不對稱所置。圖 3 結(jié)果意味 著，在永磁體尺寸相同的情況下， （b）較（ a）的永磁材料利用率提高了 1/3。 2.2.2 主磁極極弧系數(shù)的選擇 在同步電機的設(shè)計中，極弧系數(shù)的選取對電機電樞繞組內(nèi)電勢波形以及電機出力 大小有著重要的影響。 在低速大扭矩驅(qū)動系統(tǒng)中， 采用 PMSM 的優(yōu)點之一是可以通過選擇適當(dāng)?shù)臉O弧系數(shù)來消除某次諧波對電樞繞組內(nèi)電勢波形的影

18、響。根據(jù)電機理論， 圖 2-a 所示矩形波磁密分布用 Fourier 級數(shù)分解成空間各次諧波的數(shù)學(xué)表達式為 4Bm 1 （ 10） B( e ) sin k e k 1 k 式中B m 氣隙磁密的幅值（ T）; k 為奇數(shù)。 若通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整漏磁的大小和選擇合適的極弧系數(shù)，使氣隙磁密的波形呈圖 2-b 所 示的準(zhǔn)梯形波分布時，則用 Fourier 級數(shù)分解成空間各次諧波的數(shù)學(xué)表達式變?yōu)? 4Bm sin k （11） B( e ) k 2 sin k e

19、 k 1 式中 是主磁極極弧短距角的一半（ 0 ）。 比較式（ 10）和（ 11），式（ 11）是式（ 10）的 sin k / k 倍，這意味著對于基波的 削弱僅為 sin / 倍，在 / 6 時其值近似為 1；而對各次諧波卻減小為（ 10）式的 1/k 倍。并且完全可以通過令 k 來消除某一特定的諧波。 B e B m e a. 氣隙磁場為矩形波 a. Gap flux density rectangle B 1 B e BmB7 e B

20、5 b. 氣隙磁場為準(zhǔn)梯形波 b. Gap flux density quasi trapezoid 圖 4 氣隙磁場為矩形波和準(zhǔn)梯形波時沿氣隙圓周的電弧度分布 從電機理論可知，能被 3 整除的奇次諧波可以通過三相對稱繞組的聯(lián)接消除，在電機的設(shè)計中一般最關(guān)心的是 5 次和 7 次諧波的消弱。因此，理想的選擇是 ~ （12） 5 7 2.2.3 電樞繞組的排布方式 - 5 - 低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電動機技術(shù)研究報告 在一般的交流電機設(shè)計中， 可以通過電機定子繞組的分布和短距來消除諧波。 但在采用了多極的低速中小

21、型電機中，已經(jīng)不可能有足夠的電樞繞組槽，來供分布使用。 采用整距集中繞組顯然對電樞繞組內(nèi)電勢波形正弦化不利。因此，采用分?jǐn)?shù)槽繞組幾乎是惟一的選擇。根據(jù)電機設(shè)計基本理論 [7] ，分?jǐn)?shù)槽繞組不但可以有效地消弱電樞繞組內(nèi)電勢中的高次諧波，而且對于 X 2mq 1 （13） 式中 X 齒諧波電勢的次數(shù) m 電樞繞組的相數(shù) q 電樞繞組每極每相槽數(shù) 次的齒諧波同樣有消除作用。從提高繞組利用系數(shù)和消除主要次諧波的觀點出發(fā)，分?jǐn)?shù)槽繞組的實際線圈跨距應(yīng)該采用（ 14）式取整短距的方法確定。 y1 Q （14） 2 p 式

22、中 Q 電樞繞組的槽數(shù)； p 為電機極對數(shù)。 2.2.4 齒諧波影響的消除 在低速大扭矩驅(qū)動系統(tǒng)中， 氣隙齒諧波磁場對低頻轉(zhuǎn)矩脈動的影響顯得尤為突出，必須徹底消除。 在異步電動機中，通常采用轉(zhuǎn)子斜槽的方法來消除齒諧波的影響。在 PMSM 中，可以通過采用分?jǐn)?shù)槽電樞繞組來部分地消除齒諧波的影響。但要徹底消除齒諧波可能 造成的低頻轉(zhuǎn)矩脈動和電磁噪聲， 仍有必要采用斜槽方式。 由于 PMSM 為了降低永磁體的造價，一般是規(guī)則的長方體，采用轉(zhuǎn)子斜槽會給永磁體安裝帶來不必要的麻煩。 因此，只有采用定子斜槽的工藝。理論分析表明，斜一個定子槽就可以消除齒諧波。 但考

23、慮到 PMSM 的極弧系數(shù)一般較異步電動機的小， 磁極的邊緣效應(yīng)也要比異步電動機的強，所以理想的斜槽數(shù)應(yīng)該是 ( 1) （ 15） p 式中 定子槽兩端沿氣隙圓周扭轉(zhuǎn)的弧長； 定子槽沿氣隙圓周的槽距弧長。 2.3 技術(shù)質(zhì)量指標(biāo) 稀土高效永磁電機功率等級和安裝尺寸符合 1EC 標(biāo)準(zhǔn)，其對應(yīng)關(guān)系與國際上較有影響的德國西門子 D1N42673 標(biāo)準(zhǔn)一致，也與 Y 系列電機一致，這樣既有利于稀土永磁電機出口，也有利于稀土永磁電機在國內(nèi)市場上逐步取代進口電機。 1、絕緣等級 稀土高效永磁電機采用 F 級絕緣，溫升按 B 級考核，提高了永磁電機可靠

24、性。由于采用了 F 級絕緣，在設(shè)計時有足夠的溫升裕度，有利于發(fā)電機在使用環(huán)境十分惡劣情況下保證正常運轉(zhuǎn)，增加了發(fā)電機運轉(zhuǎn)的可靠性。 2、防護等級 稀土高效永磁電機通過對結(jié)構(gòu)的改進 （適當(dāng)增加端蓋與轉(zhuǎn)軸配合面的長度， 在軸 - 6 - 低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電動機技術(shù)研究報告 承外蓋與轉(zhuǎn)軸的配合處增加橡皮密封圈等），使發(fā)電機的防護等級提高到 1P55，提高了發(fā)電機的使用可靠性。 3、噪聲和振動 稀土高效永磁電機通過在電磁和結(jié)構(gòu)上的各種措施改進， 如選擇適當(dāng)?shù)牟叟浜虾筒坌倍?，增加機座和端蓋的剛度，提高端蓋軸承室和轉(zhuǎn)軸軸承檔加工精度，改進風(fēng)扇

25、 和風(fēng)罩的結(jié)構(gòu)等，使稀土高效永磁電機的噪聲和振動得到有效控制。 4、性能要求 永磁電機性能 額 定 輸 出 量 參數(shù)（％） 1/4 1/2 3/4 4/4 5/4 η設(shè)計值 91.0 93.5+ 94.5+ 94.0+ 93.5 η最小值 — 92.5 93.0 92.5 — cosφ設(shè)計值 0.50 0.73+ 0.81+ 0.84+ 0.85 cosφ最小值 — 0.69 0.77 0.80 — 5、電機性能對比

26、 滿載效率 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 /額定 牽入轉(zhuǎn)矩 /額定轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)矩 矩 低速大轉(zhuǎn)矩 83.5 >3 >0.8 Y2-250-6 一般永磁電機 80 1.8 0.5 2.4 結(jié)論 在低速大扭矩驅(qū)動系統(tǒng)中，采用 SPWM 供電下的 PMSM 驅(qū)動模式，與傳統(tǒng)的電機 -減速機模 式相比具有明顯的優(yōu)勢，在驅(qū)動系統(tǒng)的傳輸性能方面可以實現(xiàn)高效高力能密度；在控制性能方面， 可以實現(xiàn)最

27、佳負載角控制。要消除低頻轉(zhuǎn)矩脈動的影響，在低速大扭矩 PMSM 的設(shè)計中，必須使 電樞內(nèi)電勢的波形正弦化。實現(xiàn)內(nèi)電勢波形正弦化的四個要點是： [1] 采用切向磁極結(jié)構(gòu)，并合理 地調(diào)節(jié)漏磁的大??； [2] 合理選擇主磁極極弧系數(shù)； [3] 定子采用分?jǐn)?shù)槽繞組； [4] 定子斜槽。 3. 與國外同類技術(shù)比較 目前，低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電動機主要應(yīng)用在無齒輪電梯的曳引傳動中。 在該技術(shù)領(lǐng)域中，代表當(dāng)代國際先進水平的產(chǎn)品是日本和德國的幾家公司，其中在電機方面日 本以安川公司，德國以威特公司為代表。本項成果與日本安川和德國威特公司相同規(guī) 格產(chǎn)品（額

28、定轉(zhuǎn)矩： 580Nm，額定轉(zhuǎn)速： 163rpm，額定功率： 10Kw）的綜合對比如下 表 1 所示。 從對比可見，本項技術(shù)成果在性能和價格方面都比當(dāng)代國際先進水平有優(yōu)勢 公司 效率 功率因數(shù) 最低允許頻率 重量 噪音 價格 Hz Kg dB 萬元 日本安川 0.9 0.89 2 750 <60 4.8 德國威特 0.9 0.9 2.5 760 <60 5.2 沈陽鈺霖 0.91 0.92 0.2 770 <58 2.3 - 7 - 低速大轉(zhuǎn)矩永

29、磁同步電動機技術(shù)研究報告 4. 成果的創(chuàng)造性、先進性 成果的創(chuàng)造性主要體現(xiàn)在： [1] 在低速大轉(zhuǎn)矩?zé)o齒輪傳動中，消除了低頻轉(zhuǎn)矩脈動。使電機保持平穩(wěn)運行的最低頻率下降至 0.2Hz，是日本技術(shù)的十分之一。 [2] 有效地消除了電機中的磁場諧波，使電機內(nèi)電勢的波形畸變率低于 2%，比國家要求的電網(wǎng)波形畸變率 5%指標(biāo)低 3 個百分點。 [3] 由于采用了基于人工智能的電子 -電氣 -機械一體化設(shè)計， 使電機從系統(tǒng)全局最優(yōu)化觀點設(shè)計，所以效率和功率因數(shù)略高于日本和德國的水平。 先進性體現(xiàn)在： [1] 理論上，利用電子 -電氣 -機械一體

30、化最優(yōu)觀點進行系統(tǒng)設(shè)計，突破了傳統(tǒng)的三個學(xué)科界限。 [2] 產(chǎn)品的整體性能達到或超過了國外先進水平， 效率高 1 個百分點，功率因數(shù)高 2 個百分點，最低允許頻率優(yōu)越 10 倍，并且噪音低，價格是國外的 48%。因此，性價比 是國外先進水平的 2 倍以上。 5. 作用意義（直接經(jīng)濟效益和社會意義） 大力應(yīng)用新型永磁材料，將我國資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，能帶動高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，形成國民經(jīng)濟新的增長點。因此，高效稀土永磁電動機是一種市場看好，應(yīng)用潛力巨大的產(chǎn)業(yè)。 高效稀土永磁同步電動機是一種高效節(jié)能產(chǎn)品，平均節(jié)能率高達 25%以上，部分專用電

31、機平均節(jié)電率高達 30—40%左右，而且可以做到價格合理。尤其是在低速大轉(zhuǎn)矩傳動中，取消機械減速機，實現(xiàn)無齒輪傳動是時代的要求，發(fā)展的需要。我國開發(fā) 的高效低速大轉(zhuǎn)矩稀土永磁同步電動機，在國際市場有極強的競爭力。據(jù)電力部門估 算，石油，礦山等行業(yè)五六十年代的老設(shè)備約占 1/3，其本身運行效率只有 30— 40%，系統(tǒng)運行效率大約為 20%。齒輪箱年維修費用大，若采用低速大轉(zhuǎn)矩稀土永磁同步電 動機，電機的成本將增加 40%，而運行效率可提高 50—65%，如果這些電機更新?lián)Q代沒那么將有一個很大的市場空間。 6. 推廣應(yīng)用的范圍、條件和前景以及存在的問題和改進意見 稀

32、土永磁材料的開發(fā)的稀土電機具有中國特色，不僅居世界先進水平，而且在大功率超高效率等方面居國際領(lǐng)先地位。我國稀土電機的技術(shù)水平超過美國和歐洲國家對電機產(chǎn)品的節(jié)能認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，且我國電機生產(chǎn)廠家眾多，忠孝機電產(chǎn)品戶口較多。我國開發(fā)稀土電機具有技術(shù)、市場兩方面的有利因素，競爭優(yōu)勢明顯。 目前，全國每年生產(chǎn)各種電機約 3600 萬千瓦，稀土永磁電機在新年息產(chǎn)業(yè)、 機電一體化、汽車、摩托車、冶金礦山設(shè)備、風(fēng)機，水泵等都有廣泛應(yīng)用前景。如每年使 用釹鐵硼磁體 600~800 噸，生產(chǎn) 300 萬千瓦稀土永磁電機，產(chǎn)值 6 億元，可為國家節(jié)省電力投資 6 億元，節(jié)省電費 2 億元。 我國 50

33、 年代至 60 年代車生產(chǎn)的 J,J0 系列電機、體積大、絕緣性能差，效率低，據(jù)統(tǒng)計還具有總裝機容量的 10%~15%，即達 3000~4500萬千瓦。 60 年代至 70 年代推廣的 J2、 J02 系列電機，起動性能差，效率也較低，這類產(chǎn)品約占 60%~70%，即達 2 億千瓦左右， 如用稀土永磁電機代替， 每年更新 3000 萬千瓦，每年可增產(chǎn)值 60 億元，可是幾百個電機廠從停產(chǎn)、半停產(chǎn)困境中擺脫出來。 - 8 - 低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電動機技術(shù)研究報告 所以本產(chǎn)品市場發(fā)展?jié)摿薮蟆? 項目建成后達產(chǎn)年可實現(xiàn)銷售收入 6023 萬元，出口創(chuàng)匯 3

34、00 萬美元，利潤總額 1531 萬元，銷售稅金及附加 445 萬元，全部投資每部收益率（稅后）為 41.98%，投資回收期為 3.68 年，項目具有較好的收益及投資回收能力。 參考文獻 [1] J. Salo, T. Heikkil ?, and J. Pyrh ?nen, “ NewLow-Speed High-Torque Permanent Magnet Synchronous Machine With Buried Magnets, ”Proceedings of ICEM’ 2000 28-30 August Espoo

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