永磁传动技术论文范文第1篇

1.1磁力传动是密封领域最有效最安全的解

永磁传动即永磁联轴器对于需要密封的机械，对有害、有毒、污染、危险、纯净、贵重的产品和生产过程是一最安全解，它的应用范围很宽。石油化工、医药、电影、电镀、核动力等行业中的液体大都具有腐蚀性、易燃、易爆、有毒、贵重，泄漏会带来工作液体的浪费与环境污染；真空、半导体工业要防止外界气体的侵入：饮食、医药要保证介质的纯净卫生。永磁传动技术在这些领域找到了用武之地。英国Howard机械发展有限公司(HMD)从1946年就致力于无密封泵的制造，至今在全世界37个国家已销售近7万台,每年销售额达28百万英镑[1]。美国一家制药厂有上百个装有机械密封的离心泵，处理各种酸类，这些泵由于设计问题常常干运转，仅能使用2~3个月就自行破坏，换用了Ansimag公司生产的K1516系列磁传动泵，自1993年投入运行（每天操作4.8小时每年365天）至1998年还在运行[2]。美国中西部的容器板厂，合成苛性纳是回转叶片泵密封的极大问题,这里的工程师称这些泵是“维护黑夜里的天”安装了Ansimag公司的ETFE衬里无密封磁力泵,运行11个月没有停机[3]。美国一大型化工厂面临着输送甲醇的严重困难。因甲醇易燃，60℃接近沸腾，流量仅7m3/h，压差高达250m。问题的解决靠的是Dickow磁传动多级端吸泵，它的流量是15m3/h，压差400m,确保了甲醇的零泄漏,保证操作人员与工厂的安全，并解决了甲醇中含有气泡输送问题[4]。

1.2磁力泵在技术性能上向微型,大型化发展

为满足国内外市场需要，石油化工公司成套设备向大型化发展，我国必须有一批年产千万吨级的炼油厂、百万吨级的乙烯装置。机械装备要满足重负荷、长周期、低能耗，并符合环保要求。我国在仿制国外产品中发现，制造磁力泵的材质和工艺要求是很高的。即使11~13kW的中小功率泵,其可靠性制造成本也无法让用户接受。对于耐强腐蚀、高压、高温的大功率泵尚属空白。目前磁力泵的发展极限应由HMD公司的产品来描述：流量由1m3/h到681m3/h，压差由10m到500m，温度范围由-100℃到450℃，系统压力从真空到400bar，原动机功率达350kW。微型泵是专门为某些部门研究开发出来的，例如激光器的冷却、分析仪器的供料、化学剂的补充、生物工程、冷却循环，以至于打印机的喷嘴等。齿轮泵与电机一体化封闭联接，适用24V、36V直流电源，速度人工自动控制。最低流量为10ml/min，压差7bar。日本Iwaki公司为电镀、冷却循环用的MD系列微型磁力传动齿轮泵的流量范围是7.5~288L/min，传动功率1/25~1/3马力。

1.3各种类型的泵均可改造为磁力传动泵

离心泵是磁力泵的主导产品，磁传动回转位移泵虽有25年的历史，仅近七八年在设计制造水平以及大扭矩能力方面才有广泛的基础。重点是磁力传动齿轮泵与螺杆泵，最大传动能力达400Nm,转速3500r/min时功率为150kW。地处美国边界犹地州气体动力厂，透平压缩机的泵是常轨的外啮合齿轮泵。油泵因高压差平均每两个月便过度磨损而报废，造成压缩机关闭。1992年改用磁传动三螺杆泵后，一直连续运转，不用任何维护。英国Tuthill成功地应用了它的磁传动齿轮泵为Scottish公司的过程水系统中泵入添加剂，该泵取代了螺杆泵，符合卫生安全条例。

1.4磁力传动压缩机

磁力传动的内轴承位于所密封的空间内，它用密封的介质和冷却。鉴于我国材料制造水平，磁力传动在气体输送机械中尚未应用。加拿大Nova磁有限公司生产的超压风机，在170bar氦气压力下，泄漏率小1cm3/h，轴承寿命超过10000h。另一系列的加压风机，自由排放流量750m3/h，在400m3/h流量时系统压差35MPa，实现了零泄漏。此外，磁传动的特殊性能同样应用于无泄漏的搅拌器、阀门等设备。在冷冻机中的应用还未得到相关信息，笔者为实现将磁力传动应用于冷冻压缩机正在作探索工作，因冷冻剂尤其是氟里昂的外泄会造成严重的环境问题。

2新技术、新工艺、新结构

磁力传动技术并非只是简单的利用磁体的同性相斥、异性相吸作用，它是传动技术、材料技术、制造技术的集成。世界一流的专业生产厂，他们的产品在世界享有声誉，以至于我们无法仿制，其原因就在如此。现在这些“老手”还在进行效率和质量的改进，减少成本，延长两次检修之间的平均时间。

2.1新材料、新工艺

磁性材料的选用各国基本认识统一，NdFeB材料工作温度低于150℃，SmCo材料工作温度低于250℃，对于微型泵可选用钡铁氧体。泵体材料分金属、非金属两大类。金属不锈钢不意味着对一切液体都是不锈的，它主要用于与其兼容的过程液体、贵重液体、超纯净液体。非金属是专门为腐蚀性应用而研制的。它又分为2种情况。其一是纯塑料泵，用纯聚丙稀或乙烯氟化物热塑铸模。如英国VantonCGM泵流量为136m3/h，扬程84m（温度135℃），电机功率32kW。其二是衬里泵，是目前流行的耐腐蚀泵内衬塑料的一种方法。一般泵体可用可锻铸铁制造，FEP、PP、PFA、PVDF、ETFE无缝衬里。Magnetix新的MTA系列无密封泵与其它衬里泵的关键优势是应用了它的先进PFA氟聚合物衬里，PFA以它独特的广泛的耐化学剂腐蚀的能力，比ETFE，PVDF或其它非金属材料而闻名。采用专利技术：浇铸压膜工艺，联接的PFA衬里厚而均匀，与旋转模铸相竞争。应用于高纯度和高温流体更为理想。ISO泵PTFE衬里最小厚度3mm，用榫槽压入泵壳，泵壳用硼硅玻璃制造。隔离罩是密封的关键部件，它的破裂会导致流体泄漏发生灾难性的危害。单层金属封罩应用范围很广，尽管涡流会产生热量有能量损失，若采用高强度、高电阻材料可以限制到最小损失，如：哈氏合金C-4(2.4610)。由Taiani发明的金属叠层隔离罩取得5国专利，在许多设计中已被应用，它的效率可达99%，传动功率150马力。单层陶瓷ZrO2（氧化锆）隔离罩，耐苛性溶液，酸的腐蚀，具有高硬度和良好的滑动性能，及高的机械强度和弹性（E=2×105N/mm2），已用于工作压力250bar。但陶瓷罩壁厚较大，不能塑性加工。1999年初获得美国专利的IMO泵，新的隔离罩用碳纤维与环氧树脂制造，厚度小于2.8mm，与不锈钢法兰相联。适于操作压力31bar、温度232℃，传动扭矩407Nm，在3600r/min下功率达149kW。双层隔离罩提供了双保险和可供检测的空间。日本IWAKIMDE系列泵双层罩由玻璃纤维增强塑料制造。AnSimag双层环氧树脂隔离罩磁传动泵为造纸厂输送氧化铝，运转2年没有更换任何部件。隔离罩焊接是结构的薄弱点和腐蚀的敏感源，先进的制造方法是塑性成型，如深拉、旋压、延伸旋压。轴与滑动轴承由高耐磨性SiC制造。干运转按惯例是无密封磁力泵的凶兆。精心的流体平衡设计，后部密封圈与叶轮孔联合作用，平衡液体轴向推力减小叶轮的压力。入口调整阀防止低流量时的预旋，减小湍流，保证低流量操作。两个烧结SiC轴承优化设计支承点，轴套中的螺旋槽帮助冲洗和轴径，提供干运转30min的保证，可使操作者有时间调整系统，恢复正常运转，避免灾难性破坏。德国ITTRichter公司的MNKA系列泵的纯SiC轴承，在2900r/min下可以干运转1h。

3.2新技术

以最优的物理尺寸保证经济有效地利用磁体的体积，静磁脱开扭矩与温度的相关性通过有限元计算和广泛的试验。轴向与径向轴承由泵送介质来进行。流道提供必须的流量。新的自动调节轴承可承受大的轴向推力和径向力。具有超群的抗腐蚀和耐磨能力的SiC或碳石墨制造的滑动轴承，它缩装在金属外壳内，保证机械运转的稳定性，即使轴肩破坏，仍保持轴承的可靠性和可维修性。另一技术是流体平衡，使轴承所受的力限制到最小。目前内轴承的寿命可达到10000h。高温问题：KSB热油泵用环形冷却器来包围联轴器室，保持磁体附近的温度在材料最大允许温度之下，尽管介质平均温度是350℃。HMD的涡流型联轴器具有独特的“扭矩圈”设计，扩大温度范围至450℃不需要冷却。专利技术—风机自动冷却：在各种速度范围内磁联轴器可自动冷却，不需要外部冷却系统，仅用环形气室传动子自动完成。完全可靠性：在磁联轴器上装有摩檫圈以保护磁体；为防止干运转，流量传感器可以安装在用户管线上，确定断流或低流；国外机组随机装备数字式功率控制监控器来确定超载条件，泄漏传感器、温度传感器，使用PLC（可编程控制器）实时监控磁传动的工作情况。连续监视外轴承的运转间隙，监视任一球轴泵的磨损，使轴泵在损坏前及时更换。

2.3新结构

几乎所有的磁力传动泵均采用“后拉出”结构。整个联轴器部件、轴承部件分别作为一个单元，拆卸时不必从管路、底坐上拆出泵壳，益于检修服务。例如日本富士山胶片化学公司以前使用双机械密封离心泵，由于化学品的腐蚀磨损,轴封至少一个?????????更换一次。该密封的更换是很昂贵的，通常占泵总价值的25%，更换时间要花费5个小时。改用Global磁传动泵后，运行了2年完全成功。与双机械密封相比，检修周期增加了1倍，装拆一次减少到15min。1997年年内全部输送泵均更换为磁力泵，并将泵的预期寿命（不用任何服务）规定为5年。ALLweiler理智的提出无叶轮轴设计，叶轮安装在SiC轴承中间，标准间隙正在申报专利。风机应用分开式电马达，插入式套筒内轴承，无论是检修马达还是风机轴承均可在30min内完成。零部件大范围的与EN22858/ISO2858、ANSIB73.1、API610、DIN、BS等标准泵互换。平衡按API/ISO实施。

3先进制造技术与管理

为适应全球化竞争与合作，世界泵业都在发展自已的技术优势，扩大产品范围以适应世界大市场的多样性、个性化需求。产品在满足功能要求的同时，毫无疑问应充分满足严格的安全性、可靠性和生态环保要求。先进制造技术是产品先进的主题。磁传动泵的先驱者HMD三年前推出了长远生产方式和完全的研究计划，最后重新设计它的装配设备。投资100万英镑来扩充HMD的产品能力，又花费70万用于新的高速加工系统，购买了6套加工中心。然而不单是用先进的机器来增加产量，重要的是建立挠性加工，减少循环时间。以往扭矩圈要围绕工厂传送540m，在制造链上要花费8~9周时间，今天，制造是家庭式的组织，许多机器均连于公司的CAD/CAM系统，工程师根据用户迅速对标准件做出创造性改革，直接上载到加工中心。同一扭矩圈运行30m，在线上仅需要花2天时间。由于快速制造，材料泵可以很迅速交货，某种情况下少许3天。按他们的话说“竞争优势将使我们代入下世纪，开创更多商机”。[1]先进的产品来自先进的设计与严格的试验，3D设计与模拟，无图纸加工，虚拟制造、快速成形都在进行。高强度合金材料的冶金学试验制作，泵体、叶轮及隔离套受强腐蚀作用确保长寿命：非磨损的SiC轴泵的冷却系统在化学过程工业中进行广泛的试验，包括高的系统压力345bar，自吸和热套设计。每一部件、组件和系统都周密地检查和评定。HMD认为制造与需求的原则是：超前战略性原材料；发展关键的供应关系；通过组织制造循环，减少制造周期；减少排队，加速进程。笔者在网上查询了20几家著名的磁传动公司，发现他们在世界各地均有子公司及销售网。质量设计和制造由全世界技术精湛的泵发行者来决定，才能对市场战略性地迅速作出反应。服务包括解答用户遇到的应用问题，泵的选择，特种泵专门设计，每天24小时为用户技术咨询。21世纪制造技术不但将继续制造常轨条件下运行的机器与设备，而且将制造出极端环境下运行的机械设备。21世纪制造的产品应是符合生态环保，与人友好的绿色产品，磁力传动技术正是适应这一发展态势，让我们借鉴国外先进经验推动这一技术的发展吧！

参考文献

[1]HMDSeamless.PumpManufacture,atMaximumVelocity[J].WorldPumps,1999,(7):33-36.

[2]EquipmentNews[J].WorldPumps,1998(4):36.

[3]AnsimagInc.AcidicPumpagePlaysHavocwithRotaryLobeUnits[J].WorldPumps,1997,(5):26

[4]MichaelSmith.SideChannelPumpSolvesMethanolTransferProblem[J].WedPage,2001.

永磁传动技术论文范文第2篇

关键词：永磁调速 节能降耗

Abstract: the author analyzes the sewage system problems, and put forward the improvement plan. Describes the technical principle, technical permanent magnet speed advantage and application effect. The results show that, the permanent magnet motor speed control technology can achieve with load between torque transmission, change the motor power output size, in sewage pump installation, adjustment permanent magnet speed drive air gap of sewage pump realize the continuous control flow rate, pressure, reduce the sewage pump pump water consumption.

Keywords: permanent magnet control energy consumption

中图分类号：U264.91+3文献标识码：A 文章编号：

某污水站设计规模2.0×104m3/d，站内安装ZXA200-4500B外输泵3台，电机功率132kW，单台排量9600 m3/d，该站处理某区西部聚驱采出水和部分某联合站水驱水，处理水量8000m3/d，滤后水除外输至某注水站回注外，部分滤后水靠重力输送至某转油放水站加热回掺井口。该站外输泵每天外输水量7600m3/d，启运1台外输泵，单泵的负荷为79.17%，外输水泵单耗0.21kWh/ m3。

1存在问题及改造方案

由于某污水站的负荷较低，仅为40%，同时，3台外输水泵匹配单一，该站外输水泵单耗高，外输水泵单耗0.21kWh/ m3。针对某污水站外输水泵负荷低，能耗高的问题，规划在2#外输水泵安装永磁调速驱动器1套，降低该站外输水能耗，同时对输水系统根据净化水罐液位进行闭环控制，降低岗位工人劳动强度。改造投资39万元。

2永磁调速技术

2.1技术原理

永磁调速技术是永磁调速驱动器透过气缝传递转矩，电机与负载设备转轴之间无需机械连接，电机旋转时带动导磁盘在装有强力稀土磁铁的磁盘所产生的强磁场中切割磁力线，因而在导磁盘中产生涡电流，该涡电流在导磁盘上产生反感磁场，拉动导磁盘与磁盘的相对运动，从而实现电机与负载之间的转矩传输。见图1。在工业水泵上安装，通过调节永磁调速驱动器气隙实现工业水泵流量和/或压力的连续控制[1]。当永磁调速驱动器接到一个压力、流量、液面高度等信号后，就传输到永磁调速驱动器的控制器上，控制器对信号进行识别和转换后，产生一个机械操作指令，来调节导磁体和永磁体之间的间隙大小，从而根据适时的负载输入扭矩的要求，调节永磁调速驱动器输入端的扭矩大小，来最终改变电机输出功率大小，实现对工业水泵输出流量和/或压力的连续控制，实现电机节能和提高电机工作效率。

图1永磁调速技术原理图

2.2 技术优势

2.2.1调速范围较宽，自身效率高，节能效果明显

根据实际应用，在全速运转时，永磁调速器的工作效率能达到97%以上，而通过永磁调速器调速后的能耗则降低到原来能耗的75%～33%。安装永磁调速器之后，在对系统的总体评估中，总回报提高、节能效果及运行负担的减 少都很明显。

2.2.2减低振动和容许偏心

80%以上的转动设备都是由于振动而出现故障的，大多数的振动都是因为轴心偏移，另外是由于设备的不平衡和共振。振动会破坏密封圈的弹力，升高轴承和设备的温度。永磁耦合技术提供了一种最好的解决振动方法。永磁耦合技术减振的关键在于通过空气间隙传递扭矩，而没有直接的物理连接。空气间隙最小为1/8 英寸 (3.175 mm)。偏心是安装和维修成本的主要原因。一般可允许的偏离为0.05 mm 甚至更小，需要激光对心。永磁耦合技术允许0.75 mm 的偏离而且没有振动，直接就可以进行对心安装。

2.2.3冲击型负载和堵转自动保护

由于电机和负载的轴端没有直接的物理连接，振动不会传递，对于冲击型负载及有堵转可能的过程中具有通过滑差实现缓冲与自动保护功能, 故障大大减少。因此可以很简单的解决驱动系统的问题。

2.2.4功率质量

永磁耦合技术不会受功率质量的影响，在功率质量很差或者在低压期间都可以工作。只要有有效的能量使电机转动，永磁耦合技术就可以工作。同时，永磁耦合技术也不会影响设备的功率质量。不会产生谐波，瞬时高压或者其他与功率质量有关的问题。

3现场应用

某污水站2#外输水泵，额定排量400m3/h，扬程60m，电机额定转数1475r/min。改造泵于2023年5月18日上午9时开始运转，调试过程中，执行器开度由20％逐步上升到90％，水量由180m3/h上升到400m3/h，电流由78A上升到192A，电机转数由482r/min上升到1377r/min。具体数据见表1。

表1 某污水站2#外输泵永磁调速器运行数据表

4实施效果

2#泵试运前，该站运行同型号的3#外输水泵，排量255m3/h，泵出口压力0.67MPa，电流165A，实施后，某站2#外输水泵的泵压由改造前的0.6MPa下降至0.08MPa，改造泵运行平稳，泵压差明显降低，输水单耗由0.21kWh/m3下降至0.09kWh/m3，节电率58.3％，年节电33.55×104kWh，节省电费18.35万元，投资回收期2.13年。见表2。

表2 某污水站2#污水泵永磁调速器数据对比表

5结论及认识

根据该项目的实施情况，永磁调速技术有很好的节电效果。该项技术可以使污水站根据水量的变化实行调节，该项技术具有以下技术优势。

（1）电机和负载的轴端没有直接的物理连接，振动不会传递，对于冲击型负载及有堵转可能的过程中具有通过滑差实现缓冲与自动保护功能, 故障大大减少。

（2）电机完全在空载下启动, 大幅降低启动电流。

（3）无谐波污染，不伤害电机，不影响电网功因。

（4）容忍对心误差, 一般可允许的偏离为0.05 mm 甚至更小，需要激光对心。永磁耦合技术允许0.75 mm 的偏离而且没有振动，直接就可以进行对心安装。

（5）该项技术在现场应用需要一定的技术条件。改造泵需有连轴器，同时电机末端要有1.5m的安装空间。

永磁传动技术论文范文第3篇

关键词：电厂；凝泵；永磁调速节能

2007年永磁耦合与调速驱动器从美国引进我国，永磁调速驱动器可广泛应用于冶金、发电、石化、水处理、采矿与水泥 、纸浆及 造纸、暖通空调、海运、灌溉等行业节能，应用前景非常广阔。本文将着重论述永磁耦合与调速技术在电厂凝泵上应用时的节能效果及与以凝泵变频为主其他调速设备比较的优势。

一、凝泵永磁调速系统构成和工作原理

1.1 系统构成

单台永磁调速器至少包括以下设备及附件：

（1）永磁调速器设备本体

（2）智能电动执行机构

（3）立式安装套件

（4）永磁调速器与电机的联轴器

（5）冷却系统（永磁调速器采用油冷）

1.2工作原理

永磁磁力耦合调速驱动（PMD）是通过铜导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输。该技术实现了在驱动（电动机）和被驱动（负载）侧没有机械链接。其工作原理是一端稀有金属氧化物硼铁钕永磁体和另一端感应磁场相互作用产生转矩，通过调节永磁体和导体之间的气隙就可以控制传递的转矩，从而实现负载速度调节。

PMD主要由导体转子、永磁转子和控制器三部分组成。导体转子固定在电动机轴上，永磁转子固定在负载转轴上，导体转子和永磁转子之间有间隙（称为气隙）。这样电动机和负载由原来的硬（机械）链接转变为软（磁）链接，通过调节永磁体和导体之间的气隙就可实现负载轴上的输出转矩变化，从而实现负载转速变化。由上面的分析可以知道，通过调整气隙可以获得可调整的、可控制的、可以重复的负载转速。

感应原理是通过磁体和导体之间的相对运动产生。也就是说，PMD的输出转速始终都比输入转速小，转速差称为滑差。典型情况下，在电动机满转时，PMD的滑差在1% ～ 4%之间。

永磁调速设备采用永磁转子和另一端导体转子相互作用产生转距，同时通过智能电动执行器调节气隙大小实现电机和凝结水泵之间的转距控制，从而实现凝结水泵的速度调节。

二、 永磁调速器凝泵之卓越特点

使用PMD永磁调速的凝泵特点 ：

2.1调节范围

永磁调速可在0～98%的范围内对负载进行无级调速。

2.2 可实现过程控制，响应速度快

PMD永磁调速接收标准4～20mA信号，根据信号调节负载转速，满足系统需求，响应速度快。

2.3 空载启动，启动电流小

PMD在风机启动时，可将气隙调节到最大，使水泵实现空载启动，可极大的降低电机启电流 。

2.4 减少振动：

由于PMD永磁调速是非机械连接的调速装置，风机和电机没有机械硬连接，完全是通过气隙传递扭矩的，这样的好处是隔离了振动的传递，减低振动。

2.5 可靠性高，维护少

设备结构简单，故障率底，维护成本低。

2.6 使用寿命长

PMD永磁调速的使用寿命可达30年。

2.7 节能

通过调节负载转速，提高风机的效率，减少管路损失，减低电机负荷，节能效果明显。

2.8 对电力品质无要求

永磁耦合是机械的电磁调速，电网的稳定性对扭矩没有影响。

2.9无谐波干扰

非接触性的机械联结，不产生谐波干扰。

2.10环境适应强力

可在温差大，湿度高，阴雨天，高粉尘，防爆等恶劣的环境下工作。

三、与变频（VFD）凝泵比较

四、与其他调速设备各项性能比较

五、结束语：

永磁调速器本身不用电、无任何污染，而且还能高效节能，完全符合电厂技术宗旨。我公司采用永磁调速节能装置的凝泵，系统运行可靠稳定，调速范围和调速要求满足了系统运行要求，节能效果非常明显。通过本文对永磁耦合与调速技术在我厂凝泵上应用时节能效果的阐述及与以凝泵变频为主其他调速设备比较所表现出的明显的优势，大力发展和使用永磁调速技术必能给电厂稳定环保运行提供更多助力。

参考文献

永磁传动技术论文范文第4篇

关键词：无刷直流电机；单片机；发展现状；应用研究

一、直流无刷电动机理论概述

无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。无刷电机是指无电刷和换向器的电机，又称无换向器电机。早在上世纪诞生电机的时候，产生的实用性电机就是无刷形式，即交流鼠笼式异步电动机，这种电动机得到了广泛的应用。但是，异步电动机有许多无法克服的缺陷，以致电机技术发展缓慢。本世纪中叶诞生了晶体管，因而采用晶体管换向电路代替电刷与换向器的直流无刷电机就应运而生了。这种新型无刷电机称为电子换向式直流电机，它克服了第一代无刷电机的缺陷。

二、 无刷直流电动机的发展概况

1955年美国的D.Harrison等首次申请了用晶体管换相线路代替有刷直流电动机的机械电刷的专利，标志着现代无刷直流电动机的诞生。无刷直流电动机的发展在很大程度上取决于电力电子技术的进步，在无刷直流电动机发展的早期，由于当时大功率开关器件仅处于初级发展阶段，可靠性差，价格昂贵，加上永磁材料和驱动控制技术水平的制约，使得无刷直流电动机自发明以后的一个相当长的时间内，性能都不理想，只能停留在实验室阶段，无法推广使用。1970年以后，随着电力半导体工业的飞速发展，许多新型的全控型半导体功率器件相继问世，加之高磁能积永磁材料陆续出现，这些均为无刷直流电动机广泛应用奠定了坚实的基础，无刷直流电动机系统因而得到了迅速的发展。在1978年汉诺威贸易博览会上，前联邦德国的MANNESMANN公司正式推出了MAC无刷直流电动机及其驱动器，引起了世界各国的关注，随即在国际上掀起了研制和生产无刷直流系统的热潮，这业标志着无刷直流电动机走向实用阶段。随着人们对无刷直流电动机特性了解的日益深入，无刷直流电动机的理论也逐渐得到了完善。1986年，H.R.Bolton对无刷直流电动机作了全面系统的总结，指出了无刷直流电动机的研究领域，成为无刷直流电动机的经典文献，标志着无刷直流电动机在理论上走向成熟。

我国对无刷直流电动机的研究起步较晚。1987年，在北京举办的联邦德国金属加工设备展览会上，SIEMENS和BOSCH两公司展出了永磁自同步伺服系统和驱动器，引起了国内有关学者的广泛注意，自此国内掀起了研制开发和技术引进的热潮。经过多年的努力，目前，国内已有无刷直流电动机的系列产品，形成了一定的生产规模。

三、无刷直流电机的组成

1.直流无刷电动机的结构如图1所示。它主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。电动机本体在结构上与永磁同步电动机相似，但没有笼型绕组和其他起动装置。其定子绕组一般制成多相，转子由永久磁钢按一定极对数组成。

图1 直流无刷电动机的结构原理图

2.当定子绕组的某一相通电时，该电流与转子永久磁钢的磁极所产生的磁场相互作用而产生的转矩，驱动转子旋转，再由位置传感器将转子磁钢位置变换成电信号，去控制电子开关电路，从而使定子各相绕组按一定顺序导通，定子相电流随转子位置转子位置的变化而按一定的次序换相。由于电子开关线路的导通次序是与转子转角同步的，因而起到了机械换向器的换相作用。如图2所示。

图2 无刷直流电动机基本结构图

四、无刷直流电动机的应用与研究动向

无刷直流电机转子采用永久磁铁，其产生的气隙磁通保持为常值，因而特别适用于恒转矩运行；对于恒功率运行，无刷直流电机虽然不能直接改变磁通实现弱磁控制，但通过控制方法的改进也可以获得弱磁控制的效果。由于稀土永磁材料的矫顽力高、剩磁大，可产生很大的气隙磁通，这样可以大大缩小转子半径，减小转子的转动惯量，因而在要求有良好的静态特性和高动态响应的伺服驱动系统中，如数控机床、机器人等应用中，无刷直流电机比交流伺服电机和直流伺服电机显示了更多的优越性。目前无刷直流电机的应用范围已遍及国民经济的各个领域，并日趋广泛，特别是在家用电器、电动汽车、航空航天等领域已得到大量应用。

目前，无刷直流电机的研究主要集中在以下方面：

1.无机械式转子位置传感器控制。转子位置传感器是整个驱动系统中最为脆弱的部件，不仅增加了系统的成本和复杂性，而且降低系统的可靠性和抗干扰能力，同时还需要占据一定的空间位置。在很多应用场合，例如空调器和计算机外设都要求无刷直流电动机以无转子位置传感器方式运行。

2.转矩脉动控制。存在转矩脉动是无刷直流电动机的固有缺点，特别是随着转速升高，换相导致转矩脉动加剧，并使平均转矩显著下降。减小转矩脉动是提高无刷直流电动机性能的重要方面。

3.智能控制。随着信息技术和控制理论的发展，在运动控制领域中，一个新的发展方向就是先进控制理论，尤其是智能控制理论的应用。目前，专家系统、模糊逻辑控制和神经网络控制是三个最主要的理论和方法。其中，模糊控制是把一些具有模糊性的成熟经验和规则有机地融入到传动控制策略当中，现已成功地应用到许多方面。随着无刷直流电动机应用范围的扩大，智能控制技术将受到更广泛的重视。

总结：随着人们生活水平的提高和现代化生产、办公自动化的发展，家用电器、工业机器人等设备都越来越趋向于高效率化、小型化及高智能化，作为执行元件的重要组成部分，电机必须具有精度高、速度快、效率高等特点，无刷直流电机的应用也因此而迅速增长。现阶段，虽然各种交流电动机和直流电动机在传动应用中占主导地位，但无刷直流电动机正受到普遍的关注。

参考文献：

【1】全.电动机原理与实用技术.北京:科学出版社，2005

【2】唐苏亚.我国电动自行车产业的发展现状.电机技术，2004

永磁传动技术论文范文第5篇

关键字：曳引机；永磁同步

无齿轮永磁同步曳引机，它安装在电梯机房内或电梯井道内，一般在建筑物顶层之上或井道内部，是电梯的动力装置，由主机直接带动绳轮，无减速箱装置。永磁同步曳引机是将无轴承技术运用到永磁同步曳引机上的新型无轴承电动机，本身具有低速大转矩、节省能源、体积小、低速运行平稳、噪声低、免维护等优点，越来越引起电梯行业的广泛关注，近年来，电梯行业许多厂家纷纷开展无齿轮永磁同步曳引机的开发研制工作。目前在中国电梯市场上，无齿轮永磁同步曳引机其发展势头非常迅猛。伴随着电梯市场的竞争和技术竞争，必将进一步促进无齿轮永磁同步曳引机技术及其应用的发展。

以下就人们所关心的曳引机安全性、永磁体失磁、驱动及控制装置等关键问题进行分析探讨。

1.无齿轮永磁同步曳引机优势

无齿轮永磁同步无齿曳引机与传统的蜗轮、蜗杆传动的曳引机相比具有如下优点：

（1）无齿轮永磁同步无齿曳引机是直接驱动，没有蜗轮、蜗杆传动副，永磁同步电机没有作异步电机所需非常占地方的定子线圈，所以可以做到体积小和重量轻。

（2）由于采用了永磁同步电机直接驱动（没有蜗轮蜗杆传动副）其传动效率可以提高20%～30%。

（3）无齿轮永磁同步无齿曳引机由于不存在一个异步电机在高速运行时轴承所发生的噪声和不存在蜗轮蜗杆副接触传动时所发生噪声，所以整机噪声可降低5～10db（A）。

（4）从永磁同步电机工作原理可知其励磁是由永磁铁来实现的，不需要定子额外提供励磁电流，因而电机的功率因数可以达到很高（理论上可以达到1）。

（5）无齿轮永磁同步无齿曳引机由于不存在齿廓磨损问题和不需要定期更换油，因此其使用寿命长，

2、无齿轮永磁同步曳引机结构设计

无齿轮永磁同步曳引机的结构形式可以分为径向磁场结构和轴向磁场结构。径向磁场结构按定子和转子的相对位置不同，又可分为内转子结构和外转子结构。轴向磁场结构又称盘式（或碟式）结构，不同结构形式的曳引机应有和场合不同，其磁场分布形式也不同。内转子结构承载能力强，适于大载重量、高速电梯，一般多用于高层住宅和办公楼，外转子结构轴向尺寸相对较小，可用于小机房或无机房电梯应用场合，但其载重量受到限制，而盘式结构曳引机轴向尺寸更小，可直接安装于电梯井道中，最适于无机房电梯使用。

3、无齿轮永磁同步曳引机的安全可靠性

（1）永磁体失磁（不可逆退磁）问题

永磁同步曳引机中采用的永磁材料为高性能钕铁硼永磁材料，钕铁硼永磁材料要发生不可逆退磁，需同时满足以下两个条件：①永磁材料处在一定的高温下，在该温度下，材料的退磁曲线由常温下的直线变为曲线，即退磁曲线发生弯曲。当外加磁势取消后，永磁体工作点将沿着与退磁曲线平行的回复线移动，永磁体发生了不可逆退磁。

为保证永磁同步曳引机在实际运行中不发生失磁（不可逆退磁），一方面在设计中考虑永磁体尺寸选择和绕组匝数的选择时，要确保永磁体工作点在最恶劣工况下亦有较高的数值（远大于拐点）。选择的永磁材料具有良好的抗高温特性，在正常使用条件下，其退磁曲线始终为直线；另一方面在永磁同步曳引机绕组中予埋有热敏电阻，当温度达到100℃时，可通过热敏电阻监控器使曳引机暂停工作。通过上述措施可确保永磁同步曳引机的永磁体在电梯运行中（包括最恶劣情况下）不会发生失磁。

（2）自发电式能耗制动

当曳引机断电时，控制系统可将曳引机定子绕组短接，如果此时曳引机制动器发生失效（断电后未能下闸），电梯将发生自由“溜车”现象。由于永磁体的存在，曳引机定子绕组中将感应出发电制动电流，该制动电流所产生的制动转矩阻止曳引机的“溜车”运动，“溜车”速度越快，制动电流越大，所产生的制动转矩越大，在发电制动转矩作用下，曳引机的“溜车”速度将限制在较小速度下保持匀速运行，不会发生危险。这与传统的有齿轮曳引机相比更加安全。

4、无齿轮永磁同步曳引机机驱动装置

WYT系列无齿轮永磁同步曳引机具有优良的低速、大转矩特性，能较好地满足电梯曳引要求，这种性能的实现还必须基于与之配套的驱动装置的良好性能和良好匹配性。

由于无齿轮曳引机的转速较低（1m/s曳引机额定转速96r/min），为了保证驱动装置速度反馈的精度，要求用于速度检测的编码器具有较高的精度，一般情况下最低4096P/N，最好选择8K-10KP/N编码器或具有同等解析度的正、余弦编码器，这对于无齿轮曳引机获得良好的调速性能是至关重要的。由于无齿轮曳引机没有反向自锁力，在起动时容易发生溜车现象，使电梯起动舒适感变坏，需要负载检测装置进行补偿控制，使曳引机在制动器打开之前就输出和当前负载相对应的转矩，这样在制动器打开后就不会溜车，使起动舒适感得到保证。

5、无齿轮永磁同步曳引机现场应用情况