1、异步起动单相永磁同步电动机 设计与试制,广东工业大学 黄开胜,内容提要,异步起动单相永磁同步电动机现状 异步起动单相永磁同步电动机特点 异步起动单相永磁同步电动机难题 700W异步起动单相永磁同步电动机研制 异步起动单相永磁同步电动机应用前景,内容提要,异步起动单相永磁同步电动机现状 异步起动单相永磁同步电动机特点 异步起动单相永磁同步电动机难题 700W异步起动单相永磁同步电动机研制 异步起动单相永磁同步电动机应用前景,异步起动单相永磁同步电动机现状,KTYZ系列永磁同步电动机，具有力矩大、温度低、静音运行、堵转不燃、断电自锁等特点，主要生产企业有：无锡市腾龙微电机制造有限公司、无锡市福鼎电
2、机制造厂 、东莞市伟昌电机有限公司等。 TYZ系列微型永磁同步电动机具有转速恒定，功率小，输出力矩大，噪声低，寿命长，可靠性好等优点，应用于各种电动机式定时器、减速器等家用电器。 高效节能电机钕铁硼永磁单相同步电动机 ，效率提高10%左右。,异步起动单相永磁同步电动机现状,关键词“单相永磁同步电动机” 在维普资讯中文期刊数据库检索结果（1989-2009）,异步起动单相永磁同步电动机现状 KTYZ单相可逆永磁同步电动机,异步起动单相永磁同步电动机现状 KTYZ单相可逆永磁同步电动机,异步起动单相永磁同步电动机现状 KTYZ单相可逆永磁同步电动机,KTYZ单相可逆永磁同步电动机是一种带有齿轮减速
3、器的小型交流可逆同步电动机，它具有体积小、重量轻、噪音低、寿命长、运行平稳、可双向控制、输出力矩大、堵转能力强等特点。因此广泛用于仪器仪表、自动化控制、过胶机、舞台灯具、广告展览器材、云台、各种阀门、医用仪器、科研设施、体育器具、窗帘自动控制、柔巾机、自动调压器、大楼水电控制系统等等场合。 齿轮电机命名方法介绍： 60KTYZ1-220-100/30F ,60电机外径, KTYZ单相可逆永磁同步电动机 ,1电机偏心出轴（2电机中心出轴）, 220电机额定电压（V） ,100电机出轴转速, 30齿轮箱齿数比 ,F方形齿轮箱（圆形齿轮箱不加注）技术指示： 额定电压 (伏 )220 ;额定频率(赫兹
4、 )50/60 ;输出功率 (瓦 )14; 绝缘等级 (级) E。,异步起动单相永磁同步电动机现状 TYZ爪极永磁同步电动机,异步起动单相永磁同步电动机现状 TYZ爪极永磁同步电动机,TYZ系列微型永磁同步电动机具有转速恒定，功率小，输出力矩大，噪声低，寿命长，可靠性好等优点，应用于各种电动机式定时器、减速器等家用电器。,异步起动单相永磁同步电动机现状 西微所TYD-J单相永磁低速同步电动机技术数据,异步起动单相永磁同步电动机现状 主要用途,KTYZ单相可逆永磁同步电动机主要应用于按摩器材、点钞机、水表IC卡、冷暖通阀门、全自动办公一体机、碎纸机、自动窗帘、舞台灯光、自动售货机、医疗器械、工艺
5、品、电动保险柜、电动千斤顶,电梯门机,齿轮箱，广告灯箱，擦鞋机等场合。TYZ系列微型永磁同步电动机主要应用于各种电动机式定时器、减速器等家用电器。高效节能稀土永磁单相同步电动机主要用于取代空调机、冷柜、空气压缩机、风机、建筑机械等家用电器和小型机械中的单相异步电动机。,内容提要,异步起动单相永磁同步电动机现状 异步起动单相永磁同步电动机特点 异步起动单相永磁同步电动机难题 700W异步起动单相永磁同步电动机研制 异步起动单相永磁同步电动机应用前景,异步起动单相永磁同步电动机特点,高效节能钕铁硼单相永磁同步电动机高效节能钕铁硼单相永磁同步电动机，采用钕铁硼制成主磁极，单相交流电源供电，异步起动，
6、同步运行。 消除了转子上的转差损耗（即转子铜耗和铁耗），效率提高8%以上； 采用永磁励磁，减小了无功电流，功率因数得到提高； 采用单相变频电源，钕铁硼单相永磁同步电动机具有卓越的变频调速性能。因此，是单相异步电动机的理想替代电机。,异步起动单相永磁同步电动机特点,压缩机用单相永磁同步电动机压缩机用单相永磁同步电动机，是一种单相异步起动永磁同步电动机。 与单相异步电动机相同，定子有主副绕组，副绕组串接电容； 与单相异步电动机不同，转子内部有永磁体； 与电容运行单相异步电动机比较，效率提高8%以上。,异步起动单相永磁同步电动机特点 压缩机用单相永磁同步电动机,压缩机用单相永磁同步电动机结构 电容运
7、行，鼠笼转子内置径向式永磁铁,单相异步起动永磁同步电动机特点,U型铁心单相永磁同步电动机定子 铁心为U型叠片结构，与罩极电机类似。铁心极靴（弧）有对称开口，每极极弧由不同曲率的2段连接，构成不对称和不均匀气隙。 绕组为单相集中绕组，一般为相同的2段，对称分布，有利于散热，减少线圈端部长，可以串联或者并联，适应不同电压电源。,异步起动单相永磁同步电动机特点,U型铁心单相永磁同步电动机转子 转子为圆柱形永磁体，目前多用铁氧体。永磁体由2片组成，用塑胶套箍紧为一整体，也有在永磁体外主体面包铜皮套筒。,异步起动单相永磁同步电动机特点,U型铁心单相永磁同步电动机运行特点 定子上只有一个集中绕组，只能建立
8、脉动磁场； 转子上无任何绕组，起动时不产生异步转矩； 采用不均匀气隙，不对称结构，利用定位转矩，实现自行起动。,异步起动单相永磁同步电动机特点 U型铁心单相永磁同步电动机,U型铁心单相永磁同步电动机结构 不对称气隙,异步起动单相永磁同步电动机特点 U型铁心单相永磁同步电动机,U型铁心单相永磁同步电动机结构 不对称气隙,异步起动单相永磁同步电动机特点 U型铁心单相永磁同步电动机,均匀气隙SPPMSM定子绕组未通电时永磁体产生的磁场分布 Magnetic field of un-energized SPPMSM with uniform air gap,异步起动单相永磁同步电动机特点 U型铁心单相
9、永磁同步电动机,均匀气隙结构下SPPMSM的定位转矩 Detent torque of SPPMSM with uniform air gap,异步起动单相永磁同步电动机特点 U型铁心单相永磁同步电动机,均匀气隙结构下SPPMSM绕组通直流电流后的转矩 Torque of SPPMSM with uniform air gap after energizing by constant current,异步起动单相永磁同步电动机特点 U型铁心单相永磁同步电动机,不均匀气隙结构下SPPMSM的定位转矩 Detent torque of SPPMSM with nouniform air gap,异
10、步起动单相永磁同步电动机特点 U型铁心单相永磁同步电动机,不均匀气隙SPPMSM绕组通直流电流后的转矩 Torque of SPPMSM with no uniform air gap after energizing by DC,异步起动单相永磁同步电动机特点,U型铁心单相永磁同步电动机1. 均匀气隙的U型铁心SPPMSM不具备自起动能力。欲使该机构电动机具有起动转矩，须采用不均匀气隙结构，在定子绕组通点之前使永磁转子磁场轴线与定子绕组电流产生的磁场轴线有一定的角度。,异步起动单相永磁同步电动机特点,U型铁心单相永磁同步电动机2. 结构简单，制造方便，采用不对称气隙，不需要外加电源控制装置，
11、也不需要电容或起动绕组，特别适合于对起动转矩要求不高的风机和泵类负载。,内容提要,异步起动单相永磁同步电动机现状 异步起动单相永磁同步电动机特点 异步起动单相永磁同步电动机难题 700W异步起动单相永磁同步电动机研制 异步起动单相永磁同步电动机应用前景,异步起动单相永磁同步电动机难题,单相永磁同步电动机研究项目、研究成果和参考文献资料少； 通常需要在转子上增加起动绕组等特殊措施来提供起动转矩； 需要提供足够大的同步转矩。,异步起动单相永磁同步电动机难题,U型铁心单相永磁同步电动机起动转矩小，一般只能空载起动； 起动转矩方向不确定； 要求电动机设计参数和电源控制参数相匹配。简单说，是加速转矩足够
12、大，转子转动惯量足够小； 转速有波动。,内容提要,异步起动单相永磁同步电动机现状 异步起动单相永磁同步电动机特点 异步起动单相永磁同步电动机难题 700W异步起动单相永磁同步电动机研制 异步起动单相永磁同步电动机应用前景,700W异步起动单相永磁同步电动机研制,700W异步起动单相永磁同步电动机是具有自起动能力的小功率两极单相永磁同步电动机，研制工作由美芝公司与华中科技大学合作完成，2006年11月启动研究工作，2008年3月完成700W样机试验测试，性能指标达到预定要求，历时一年四个月，其中进行了两次电磁方案设计与样机试制。,700W异步起动单相永磁同步电动机研制 研究背景,小功率单相电容分
13、相感应电动机在我国已是很成熟的技术和广泛应用的产品，而具有自起动能力的小功率单相电容分相永磁同步电动机的研究，在国际电机工业领域也是近几年刚开发出来的产品，而在我国电机界的研究工作也才刚起步。其主要原因在于，除了与永磁材料性能的发展进步和价格等因素有关外，就永磁电机本身而言，其制造工艺比较复杂，电磁性能的准确设计计算存在较大难度，尤其对于要求有自起动能力的单相同步永磁电动机，难度更大。众所周知，已加励磁的同步电动机不能直接起动，即所谓无自起动能力，对于永磁同步电动机的电磁设计，除了应满足一般同步电动机的电磁性能要求外，尚必须解决起动力矩问题和转速达到0.95额定转速时能牵入同步运转的牵入力矩问
14、题。对于利用单相分相运行的小功率高速永磁同步电动机，存在的问题更多：外形尺寸受到限制；两极电机的磁路结构比较复杂；牵入力矩与起动力矩之间存在相互制约关系；分相电容的匹配在起动与运转两种工况之间如何协调，有待进一步理论分析，等等，这些问题在电磁设计过程中必须很好协调解决。,700W异步起动单相永磁同步电动机研制 定转子冲片,700W异步起动单相永磁同步电动机研制 影响效率指标原因分析,1. 功率因数偏低，导致主、副绕组的电流偏大，铜耗偏大，因此，电机的效率下降；2. 同步电机运行时的功率因数决定于外加给绕组的端电压和绕组内的励磁电动势，当外加电压一定时，则励磁电动势的大小对于功率因数有决定性影响
15、，永磁电机磁体与磁路结构一经确定，励磁电动势即不可调节。3. 当绕组和电机有效部分尺寸确定后，在转速一定下，励磁电动势大小决定于气隙磁密分布和基波幅值。4. 影响气隙磁密分布和幅值的因素比较复杂。设计值是采用磁路法求交点确定的，它的准确性取决于磁路分段计算和漏磁系数计算的准确性。二维磁场的数值计算分析表明，影响此种两极结构永磁电机气隙磁密的主要因素是转子磁体漏磁和定、转子磁轭的磁饱和情况。经计算分析，转子漏磁系数达到1.374，其中尚不包括转子铁心两端面的漏磁，而用磁路法设计时，漏磁系数仅取为1.077。,内容提要,异步起动单相永磁同步电动机现状 异步起动单相永磁同步电动机特点 异步起动单相永
16、磁同步电动机难题 700W异步起动单相永磁同步电动机研制 异步起动单相永磁同步电动机应用前景,异步起动单相永磁同步电动机应用前景,单相可逆永磁同步电动机单相可逆永磁同步电动机体积小、重量轻、噪音低、寿命长、运行平稳、可双向控制、输出力矩大、堵转能力强，适合于驱动运行性能与转向无关的负载，如径向叶片式的离心风机、水泵、鸿运扇转叶，电扇摇头、取暖器、空调器、微波炉、电烤炉、旋转灯具、电动广告等。,异步起动单相永磁同步电动机应用前景,高效节能稀土单相永磁同步电动机高效节能稀土单相永磁同步电动机效率高、功率因数高、力能指标高、综合节电效果好，适合于取代空调机、冷柜、空气压缩机、风机、建筑机械等家用电器和小型机械中的单相异步电动机。,异步起动单相永磁同步电动机应用前景,压缩机用单相永磁同步电动机随着家用电器动力负荷如空调机、电冰箱的日益增加，研制新型高效的单相电动机取代性能指标较低的单相异步电动机是一项紧迫的任务。钕铁硼单相电动机比性能较好的双值电容单相异步电动机效率提高10%左右，在家用电器中有广泛应用前景。,谢谢,黄开胜 电话: 13697491971E-mail: ,
