现代永磁电机技术研究与应用开发特邀报告研究.pdf

黄苏融；现代永磁电机技术研究与应用开发 开发了感应式直线电梯，并进行了中试，载人运行获得成功。 通过水平方向磁悬浮支持结构。使得轿厢和通道壁没有接触，也就没有摩擦，因而噪声变小，耗能减 小，使得舒适性得以提高，能源得以节约。 3．2磁悬浮搬运装置 在一些工业生产过程中需要洁净环境，传统的搬运装置，由于有机械的接触．容易产生灰尘。而用直 线电机和磁悬浮技术的装置，能够实现无接触的搬运。 4结论 直线电机和磁悬浮技术在各个方面得到了广泛的应用，并具有诱人的开发前景。随着研究的深入， 其必将得到更大的发展。应该加强直线电机和磁悬浮技术方面的研究工作。 现代永磁电机技术研究与应用开发嘴邀报钔 上海大学机电工程与自动化学院黄苏融 电机是传统电气工程的一个重要分支。早在20世纪20年代至20世纪30年代初期，异步电机、同步 电机等传统电机设计技术的研究已达到顶峰。20世纪90年代以来，能源和环境对人类的压力导致可持 续发展理念兴起，由此推动可再生能源技术和清洁能源技术的迅速发展。世界各主要工业国都将新能源 和可再生能源作为可持续发展的基本选择，加大了对风力发电、太阳能、氢能与燃料电池技术的开发应用 以及全电或混合动力车辆的研发力度。我国能源紧缺，能源不足已涉及到国家能源安全问题；另一方面， 我国稀土资源丰富，开发应用永磁节能电机具有重大的战略意义。 当前，风力发电与混合动力汽车已成为人们关注的热点之一．现代全电或混合动力／能源系统用电 机系统部件极力追求高密度轻量小型化和低成本高可靠性，性能指标非常苛刻，必须在结构、电磁、力学、 热能管理、电力电子、控制策略等多领域进行综合分析与平衡。为此，开展了基于多物理场分析与系统仿 真的现代永磁电机设计方法研究及其技术平台建设。另一方面，在研究风力发电与全电或混合动力汽车 用恒功率宽调速永磁电机／发电机系统的控制技术过程中，思考与探索多种具有磁场控制能力的新结构 永磁电机；使得永磁电机设计理念不断产生新的变革和创新，导致了永磁电机结构、机理、设计、性能和制 造技术方面的革命。 1 基于多物理场分析与系统仿真的现代永磁电机设计方法研究 基于多物理场分析与系统仿真的现代永磁电机设计方法研究是现代全电或混合动力／发电系统研发 的迫切需求。为追求电机系统部件体积小重量轻，电机的尺寸和重量指标都非常苛刻；与普通电机相比 设计难度较大。因此，现代永磁电机设计是一个多目标、多极限的系统综合优化设计，必须在电、磁、力 学、热、结构、电力电子、控制策略等多领域进行物理仿真分析、系统综合与折衷平衡。设计中必须注意平 衡基速点，l。与最高转速点刀～的性能，对电机本体以及电机与驱动装置的能力匹配进行优化设计。基于 多物理场分析与系统仿真的现代永磁电机设计理念，设计过程主要分为三大步骤。 首先是电机系统的概念设计。概念设计是整个设计的核心与关键技术所在，其任务是根据技术 性能要求，进行多方案论证比较，确定设计方案框架及其各部位结构与磁路尺寸。此项工作依据电 机拓扑结构的三维变参数等效磁网络模型、热网络模型和机械系统模型，依据这些模型快速评估电 机基速点刀。与最高转速点竹。。的性能估算与折衷平衡，发热计算与冷却结构性能校核以及多设计方 项工作着眼于电机内部的磁场，应力场，温度场的仿真计算，采用电机本体与驱动电路的耦合仿真 精确计算电机系统的电磁性能，在此基础上进行电机力学和热学性能的精确计算。最后是电机系统 的系统仿真。依据电机集中参数模型或有限元模型进行电机系统的控制策略研究与多领域协同 仿真。 2具有磁场控制能力的新结构永磁电机研究与开发 一3l一 圭羹辜鲁竿磊棠霉叁 2006年学术年龠论文集(电机专委喜) Permanent 主要研究与开发了TORUS／KAMAN盘式戈刷虫磁同步电机、IPM(InteriorMagnet)无 刷永磁同步电机，混舍励磁双凸极电机、混合励磁弼步电机、驭馈电混合并联磁路无刷永磁电机、转予磁 极分割型混台励磁同步电机、双转轴混合磁路能量变换器等多种具有磁场控制能力的新结构永磁电机． (1)IPM无刷永磁同步电机 IPM无刷永磁同步电机也称为永磁一磁阻混台转矩电机．该类