单相异步起动永磁同步电动机设计与试制

1、异步起动单相永磁同步电动机广东工业大学黄开胜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 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

2、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。高效节能电机钱铁硼永磁单相同步电动机，效率 提高10%左右。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）年份篇目数（论文、简讯）年份篇目数（论文、简讯）200921999120081199832006319971200521995120031199312002419921总计21KTYZ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、

3、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电机外径， KTYZ单相可逆永磁同步电动机电机偏心出轴（2电机中 心出轴），220电机额定电压（V） J00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）50/60 ;输出功率 （瓦）64;绝缘等级（级）E。TYZ爪极永磁同步电动机TYZ爪极永磁同步电动机TYZ系列微型永磁同

4、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。西微所TYDJ单相永磁低速同步电动机技术数据&号 叶hl風 恤棒脚$ Kud 际 qumcy 伽)勰 帥T祁同描IJyiclirorii- iiu Speed 曲Torque (K|. ci)转更Torque 他M)緘电容Fhist Shifliq Cipacihi刨)WI-J23)S00.2520271.5/ 63090HD02-J師500.3J20碉2/630irai-j220SO0.75201205/KO20501-020-ISO6/&30IW601500/60550/

5、 80500 /60ShiftinjHklSiKTYZ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。Ill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。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

6、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高效节能钱铁硼单相永磁同步电动机高效节能钱铁硼单相永磁同步电动机，采用钱铁 硼制成主磁极，单相交流电源供电，异步起动, 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；釆用永磁励磁，减小了无功电流，功率因数得 到雄高；釆用单相变频电源，枚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。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

7、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 电容运行，鼠笼转子内置径向式永磁铁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 有气隙。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。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。运行特点定子上只有一个集中绕组，只能建立脉动 磁

8、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。U型铁心单相永磁同步电动机结构不对称气隙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定子绕组永磁转子U型钦芯:n:K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 gapU型铁心单相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均匀气隙结构下SPPMSM绕组通直

9、流电流后的转矩Torque of SPPMSM with uniform air gap after energizing by constant currentU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 gapL51+50501001502002503(H)350400转子位置朋丿C)U型铁心单相永磁同步电动机5695134 173 212 251 290 329 368转子位豈角/()不均匀气隙SPPMSM绕组通直流电流后的转矩Torque of SPPMSM with no unif

10、orm air gap after energizing by DC5 4 3 2 1 0 7L LI 一 7 z 1 O-1-2-3-4-51 EM、駁出泵璃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。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，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。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700W异步起动单相永磁同步电动机研制 异步起动单相永

11、磁同步电动机应用前景U型铁心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。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，是加速转矩足够大，转子转 动惯量足够小； 转速有波动。 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 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是具有自 起动能力的小功率两极車相永磁同步电动 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

12、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。研究背景小功率单相电容分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

13、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 好协调詹渎。定转子冲片O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，电机妁薮率下陟；2.同步电机运行时的功率因数决定于外

14、加给绕组的端电压和绕 组内的励磁电动势，当外加也压一定时，则励磁电动势的大小对于 功率因数有决定性影响，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。磁电机气隙磁密的主要因素是转子磁体漏磁和定.转子磁铤的磁饱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 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。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高效节能稀土单相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。高效节能稀土单相永磁同步电动