新型永磁電機的設計、分析與應用探討

黃旭偉

摘?要：新型永磁電機屬于高效節能的動力裝置，已被廣泛應用到現代工業生產以及生活領域。因此，本文從不同層面入手探討、分析了新型永磁電機的設計以及應用，促使新型永磁電機在高效運轉過程中功能作用順利發揮，最大化提高經濟以及社會效益。

關鍵詞：新型永磁電機;設計;應用

在新形勢下，國家對節能、減排、環保等的重視程度明顯提高，研發、設計以及運用高效節能裝置至關重要。與此同時，新型永磁電機設計以及應用要求明顯提高，要在把握新型永磁電機類型、運行原理、控制方法等基礎上圍繞現代動力裝置設計要點，規范化設計新型永磁電機，有著較高的整體性能，在實際運用中具有安全性高、能耗低、運行成本低等優勢特點，實現綜合效益目標。

一、新型永磁電機及其設計、分析

（一）永磁電機替換傳統電機的適用性

隨著行業以及領域深層次發展，對傳統電機運行狀態、整體性能、功能作用等有著更高層次的要求，傳統電機在運行過程中缺陷問題不斷呈現，比如，能耗較大、機械效率不高，導致各類故障問題頻繁發生。與此同時，新型永磁電機類型并不單一，比如，調速永磁同步電動機、異步啟動永磁同步電動機，各具優勢特點、功能作用，可以有效彌補傳統電機在運行中存在的缺陷問題。新型用地電機優勢特點體現在多個方面，一是高效節能。勵磁磁場由永磁體提供，永磁轉子運行中不需要勵磁，可以大幅度提高運行效率，運行效率在90%以上，高效率運行的同時有著較廣的轉速范圍，節能效果明顯，特別是在低速運轉的時候。二是溫升低。這是因為轉子無電勵磁，表示沒有損耗發熱，永磁電機運行中溫度也很低。三是較高的起動性能、功率因數以及功率密度。在永磁電機正常運行過程中，轉子繞組并不發揮任何作用，可以通過優化設計轉子繞組，讓其滿足高起動轉矩的要求，從1.8倍上升到2.5倍，還可以更大。在永磁電機高功能因數作用下，不需要再安裝任何規格、性能的補償器，變壓器利用效率也能明顯提高。永磁電機還有著較高的功率密度，利于節能改造升級，更好地降低運行中的能耗，最大化提高節能效果。可見，利用永磁電機替換傳統電機具有適用性。

（二）永磁電機設計與分析

綜合分析永磁電機運行原理以及運行中兩類主要的控制方法，即矢量變換控制方法、直接轉矩控制方法。針對新型永磁電機的設計要求、設計要點、設計原則，根據工作特性、運行參數、機械強度、電機性能[1]，細化分析空載以及負載各自作用下的磁場，對比不同負載情況下轉矩等，科學設計新型永磁電機，對電路以及磁路進行合理化解耦，提升新型永磁電機的磁負荷、電負荷，確保其在低速運轉過程中也能降低能耗，有著較高的運行效率以及效益。

（1）新型永磁電機磁極與繞組設計。新型永磁電機磁極類型多樣化，環形、扇形等，在工藝流程、加工、裝配等方面各具優勢特點。在對比、分析的基礎上明確所設計的新型永磁電機磁極類型，簡化設計流程的同時降低磁極加工、裝配等方面難度系數，嚴格按照設計要求、設計流程等，充分利用永磁材料，規范化設計電機的磁極結構體系，具有多樣化的優勢作用，彌補圓柱形磁極、扇形磁極等應用中呈現的缺陷。

（2）繞組注塑成形工藝設計與控制系統設計。繞組注塑成形工藝設計是新型永磁電機設計必不可少的環節，要在把握工藝流程的基礎上利用繞線模、定位模、壓鑄模[2]，進行有效繞組注塑成形工藝設計。先要根據注塑成形工藝要求，優化繞組元件成形環節，規范化成形的同時準確定位、合理連接應用其中的繞組元件，巧用焊接方法，將繞組元件、換向器二者焊接在一起，再巧用絕緣材料，將繞組注塑成盤形。此外，根據新型永磁電機控制方法，從矢量變換控制、直接轉換矩控制兩大層面入手，巧用現代仿真軟件設計，構建仿真模型，在分析仿真結果的基礎上結合控制流程、控制要求等，優化利用傳感器技術等，科學設計新型永磁電機的控制系統，在自動化調控的過程中最大化提高電機整體性能，降低能耗以及電機運行中各類故障發生系數。

（3）新型永磁電機試驗與測試分析。在新型永磁電機設計好之后，要從空載、負載、溫升、定子直流電阻、耐壓等層面入手[3]，巧用相關的現代試驗設備、現代化技術手段，模擬逼真的運行環境，進行針對性、層次化以及系統化試驗，保證試驗結果精準性以及全面性。隨后，細化分析新型永磁電機試驗結果，在優化調整運行參數、更新升級零部件等基礎上促使新型永磁電機高效運轉。在此過程中，還要根據結構體系、運行原理等，對新型永磁電機進行有效節能測試，分析測試結果的同時進一步優化電機各組成部分性能，將運行各環節能耗最小化，保證電機安全運行的同時最大化提高節能效果以及經濟性。

二、新型永磁電機應用

新型永磁電機優勢作用多樣化，已被廣泛應用到冶金行業，比如，皮帶機、液壓站等變量負載工況的節能。以“冶金液壓站”為例，冶金作業環境復雜多變，危險類作業特別多，作業中存在不確定因素，液壓站電機運行中極易受到作業環境、自身質量、人員操作等方面因素影響，導致運行異常，引發故障問題、安全事故。電機是液壓站運行中必不可少的設備，由于冶金作業技術要求特別高，作業流程復雜化，傳統電機很難滿足當下冶金要求。作為動力裝置，新型永磁電機在運行安全性、節能降耗、機械效率等層面有著明顯的優勢，可以將其靈活及有效應用到冶金液壓站中。根據冶金液壓站運行中呈現的問題，在對比、分析新型永磁電機和傳統電機基礎上合理調整冶金工藝流程，明確冶金作業環境危險點及冶金重點、難點，完善冶金整個作業流程，在高效應用新型永磁電機的過程中降低故障問題及安全事故發生率，保證冶金作業安全及質量的同時降低冶金作業難度系數等。

三、結語

總而言之，在節能減排等背景下，設計、分析及應用新型永磁電機有著重要的現實意義，要在分析電機內部電磁場、優化電機參數、完善控制方法、調控功率因數等過程中高效設計新型永磁電機，促使運行更加安全、可靠，在細化分析的基礎上靈活應用到行業以及領域中，有效控制負載、損耗的同時提高運行效率及綜合效益。

參考文獻：

[1]左建業.永磁同步電機兩種工作模式的切換控制策略[J].電氣傳動，2020，50（01）：6367+82.

[2]劉國增，周明，完艷麗.新型磁通切換機械調磁永磁電機設計分析[J].內燃機與配件，2019（21）：8586.