贺建忠
(广州数控设备有限公司，广州510530)
摘要：本文首先对永磁同步电机的结构设计原则进行介绍，然后对永磁同步电机结构设计特点进行探讨，最后对永磁同步电机的设计措施进行分析。 关键词：永磁同步电机结构设计特点
永磁同步电机直接使用永磁体励磁，简化了电机结构，且发热量和损耗量都较低。在永磁同步电机中，电机励磁 部分具有永磁体，可以根据具体的需求设置其结构和形状，具有较高的灵活性。设计时，除了要考虑结构强度、布置 合理性外，还需要考虑机械使用年限。
1永磁同步电机工作原理
永磁同步电机属于一种交流电机。与异步电机不同，永磁同步电机转子侧安装有永磁磁极，有明确的极性。永 磁同步电机运行过程中，当定子合成磁场轴线落后于转子 主磁场轴线时，即功率角大于0时，转子和电磁转矩的旋 转方向会相反，转矩表现为制动性质[1]。为了可以对电磁 转矩制动效果进行平衡， 保持转子转速不变化，需要利用 转子轴对驱动性质的机械转矩进行传递。这时外界机械功 率输入后，永磁同步电机发出电功率使发电机运行。
如果功率角小于0，即定子合成磁场轴线超出了转子主 磁场轴线，转子旋转方向和电磁转矩会保持一致，转矩表 现为驱动型。为了保持转子的转速，机械转矩为制动转矩。如果负载转矩大于电机最大电磁转矩，会破坏输出功率和 输入功率的平衡性，致使电机没有能力保持转子同步旋转。
当功率角为0时，转子主磁场和定子合成磁场轴线会 重合，那么电磁转矩为0。这时，外界和电机之间并没有传 递有功功率，此时会处于补偿机制的运行状态下。
2永磁同步电机的结构特点
2.1表面转子结构
表面转子结构布置在转子铁芯的外表面。为了方便，永磁体以瓦片形放置。一般在永磁体的外表面使用具有固 定和保护效果的非导体磁套筒。转子转速过高时，套筒可 以保护好永磁体，避免因离心力过大被甩出。
2.2内置式转子结构
由于永磁体布置在转子铁芯的内部，因此又叫内置式转 子结构。永磁磁极很容易因受到保护而导致抗去磁能力变大。转子磁路不对称结构会使交直轴同步电感产生差异，增大磁 阻转矩，提升电机功率密度，进而提升电机的整体性能。
一般可以根据相数将定子绕组划分为三相绕组、单相 绕组、多相绕组。按照每相、每极的槽数，又可以划分为 分数槽绕组和整数槽绕组。根据绕组层数的差异，可以分 为双层绕组和单层绕组。定子绕组结构不同，设计时的要求也有所不同。所以，要对定子绕组连接方式进行合理设计。
一般来说，电机主要选择三相对称绕组。
3永磁同步电机结构设计
3.1永磁同步电机结构的设计原则
在进行永磁同步电机结构设计时，需要充分考虑电机
性能，确定电机磁路，合理选择材料和参数，设计出工艺
可行、性能良好、经济性好的磁路。设计过程中，首先要
根据电机性能要求确定磁路结构，使空间不均匀分布的磁
场转变成等效多端磁路，合理选择材料，并修正相关系数，
验证磁路特性和参数是否可以达到要求。如果不能达到要
求，需要对磁路结构材料和尺寸进行调整。
3.2永磁同步电机结构的设计措施
3.2.1选择材料
在对电机尺寸进行设计前，需要合理选择材料。一般
选择硅钢片作为转子材料，选择永磁体作为磁极材料，选
择铜作为绕组材料。具体要满足下述几方面的要求：
(1)要考虑永磁同步电机各种工作情况，保证短路、高温情况下去磁面积处在可以接受的范围内。
(2)永磁体需要达到电机日常运行过程中对磁场强度 的要求。
(3)材料的价格要合理，不能导致电机成本过大。
例如，在进行硅钢钢片材料选择时，常用的两种硅钢
钢片材料如表1所示。通过对比可以发现，两种硅钢钢片
在低速情况下效率差别不大，但在高速情况下50W470的效
率会较低。为了保证电机可以在宽广调速范围内高效率运
行，建议选择35W250。
表1硅钢片材料参数比较
硅钢片35W250硅钢片50W470
厚度/m m0.340.49
电机铁损@2800转204W250W
电机效率@2800砖95.3%95.3%
电机铁损@8400转 1.5kW 3.1kW
电机效率@8400砖90.4%85.4%
损耗密度@60Hz，1.5T(W/kg) 3.05 4.63
3.2.2 转子结构设计
转子结构主要分为外转子结构和内转子结构。对于内
转子结构来说，主要分为内置式和表贴式。但是，由于表
贴式转子结构弱磁扩速能力差，且高速运行（下转第42页）
不锈钢表面钝化够有效降低碳烟的排放量。因此，应当将富氧与EGR相结合，让缸内的燃烧更加完全[6]。
弯头制作通过对柴油机进行试验，不断寻进氧量和E G R之间 的比例关系，然后检测不同配比所产生的N O和碳烟等有害 物质的含量，最终能够发现最佳配比。在这样的配比下，柴油机的各个方面都比较平衡，耗油量较少，排放有害物 质到达最低量，柴油机的整个工作效率非常高。
目前，己知两种情况的配比效果良好。一种是当进氧 的体积分数是22%左右而E G R为35%到45%之
间时，让经 济转速达到1600r/m i n，整个工作效率非常高，排放的污染 物质含量很少；另一种是进氧体积分数达到23%左右、EGR 在20%到50%之间，而最高转矩能够达到2200r/m i n时，柴油机的效率也很高。
因此，应当尽量将富氧和E G R相结合，且尽量在上述 两种配比的条件下使用，以保证整体柴油机的工作效率，减少各种污染物的排放。
5结语
首先介绍柴油机代替汽油机的必要性，一方面因为目 前石油资源的短缺，另一方面是因为汽油机的污染非常严 重。其次，介绍对柴油机进行瞬态性能改良的重要性，主 要是因为柴油机在瞬态工况状态下的工作状况并不良好，进气量不足，缸内燃烧效果不好。再次，介绍二级涡轮增 压系统对柴油机瞬态性能的改良情况。最后，介绍将EGR 与富氧相结合的供气方式，以有效改良柴油机的工作效率。
(上接第40页）过程中需要利用套筒进行固定，磁极安全 性低。因此，建议选择内置转子磁路结构。此外，为了进 一步提高电机高速运转下转矩输出能力以及弱磁扩速能力，设计使用“V”型内置式转子结构。需说明的是，采用这种 结构还可以实现永磁体的固定，防止永磁体高速运转时被 甩出，如图1所示。
图1永磁同步电机转子结构图
3.2.3设计定子绕组
在选择定子绕组时，对整数槽分布绕组和分数槽集中 绕组进行比较后发现，分数槽集中式绕组更能满足驱动电 机的要求，且分数集中槽具有较强的适应性，可以满足大 多数情况下极槽的配合方案。但是，随着极对数的不断增加，电频率也会随之变大[2]。为了降低齿槽的转矩，减小转矩
参考文献
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Study on the Influence of Gas Supply Strategy on Transient Performance of D iesel Engines
Q I A N Ch a o,Y A N J]^nlong, W U Co n g c o n g
(C h a n g c h a i C o m p a n y Limited, Cha n g z h o u2 13002)
Abstract: T h i s p a p e r f i r s t i n t r o d u c e s the n e c e s s i t y o f d e v e l o p i n g d i e s e l e n g i n e,and then i ntroduces the m p o r t a n c e o f m p r o v i n g the transient p e r f o i m a n c e o f d i e s e l e n g i n e,and finally i n t r o d u c e s the i m p a c t o f gas s u p p l y stra te gy on d i e s e l e n g i n e transient p e r f o i m a n c e.G a s strategy.
阴极保护防腐
Key words：ga s s u p p l y s t ra te g y, d i e s e l e n g i n e,t r a n s i e n t p e r f o r m a n c e，two -stage turbocharging technology
^^h—H H~~~~^卜+-+
波动和反电势谐波波动，保证电机的电磁性能，决定采用 整数槽分布式绕组。
4结论
dds信号源设计永磁同步电机结构时，需要根据永磁同步电机结 构特点进行设计，合理选择材料。实践证明，新型的永磁 同步电机和传统的永磁同步电机性能基本一致，但是铜耗 和铁耗均要低于传统永磁同步电机，值得推广和应用。
参考文献
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2010：155-157.
[2] 马隽.三相异步起动永磁同步电机的优化设计[D].杭州：浙
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Structure Design and Characteristics of Permanent Magnet Synchronous Motor
HE Jianzhong
(Guangzhou CNC E q u i p m e n t Co., Ltd., G u a n g z h o u510530)
桶装水管理系统Abstract: In this p a p e r,the structure d e s i g n p r i n c i p l e o f p e r m a n e n t m a g n e t sy nchronous m o t o r(P M SM)is introduced firstly, then the structure design o f p e r m a n e n t m a g n e t sy nchronous m o t o r (P M S M)is d i s c u s s e d.F in a lly, the de sig n m e a s u r e s o f p e r m a n e n t m a g n e t s y n c h r o n o u s m o t o r are a nalyzed.
Key words: p e r m a n e n t m a g n e t s y n c h r o n o u s, m o t o r structure, design
features
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