如温度变化的影响）及由于永磁电机运行状态 变化引起的永磁铁工作点的稳定两方面； 机械性能； 价格。
电机新设计第四章
补充：永磁电机结构拓扑
选择永磁电机结构拓扑考虑的因素 用途、性能、成本
1、有利于充分发挥永久磁铁的特性。 2、考虑永磁铁对电枢反应去磁作用的抵抗能力。 3、考虑对感应电势波形的影响。 4、考虑转子加工、装配的工艺性和发展。 5、考虑漏磁的大小。 6、考虑阻尼效果。 7、考虑转子表面脉振损耗的大小。
对永磁电机不需要设计计算励磁绕组，但要计 算和确定磁铁的体积、尺寸和工作点。
永磁同步发电机的参数校核和计算必需借助磁 铁工作图进行，所以应先作出磁铁工作图，然 后依据磁铁工作图进行参数的校核和计算。
永磁电机特性的计算及其变化规律与电励磁电 机比较也有不少特点和区别。
在一些设计参数的选择上永磁同步发电机也有 它的特点，往往与所选用的永磁材料的性能有 关。
型号： 最大磁能积（kJ/m3) 缺点：Hc小，去磁曲线非线 性，拆装很麻烦
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2、铁氧体永磁材料
制造：锶或钡与氧化铁的 粉末冶金 特点： 去磁曲线基本成线性 价廉 剩余磁感应强度小 矫顽磁场强度大 最大磁能积较小 机械强度差
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3、稀土永磁材料
制造：稀土元素和钴组成的金 属化合物，原料制粉后在磁场 中模压成型，再烧结而成
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2、永磁铁工作点
工作线 a
回复直线
a
A
a
工作线
B
Br
tg
Bm Hm
0
Im
D
Bm a’点为不稳定 工作点 a为工作点
H
HCJ
H CB
Hm
O
图4－4 永久磁铁的工作点
回复直线的斜 率tgβ称回复磁 导率或可逆磁 导率μr
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3、磁能积
B J＝ f (H )
B 去磁曲线上每一点纵坐
1、永磁铁的去磁曲线和内禀磁化曲线
BJ f (H )
B B0(J H) Br
B0 0H B f (H )
H
H CJ
H CB
H
图 4-3 永 久 磁 铁 的 特 性
BJ
几个特征点的参数： Br——剩磁感应强度。 HCB或简写为HC—— 磁感应矫顽力（或简 称矫顽力）。 HCJ——内禀矫顽力。 它表示欲使内禀磁感 应BJ将为零。
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PMSM最重要的电磁参数：
永磁磁链（通过气隙） 交轴、直轴电感
转子永磁体（性能、体积、位置参数）决定空载磁 场大小，对应空载电势E0； 直轴电枢反应电感Lad、交轴电枢反应电感Laq、 绕组漏感Lσ； 直轴电感Ld=Lad+Lσ 、交轴电感Lq=Laq+Lσ
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PMSM永磁电机方程
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永磁电机的应用发展现状
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5、永磁材料本身磁性能的稳定
磁性能变化包括可逆的和不可逆的两部分。其中 可逆变化（如磁性能随温度的可逆变化）我们是无 能为力的。而产生的不可逆变化，这在电机工作的 过程中是不允许的，应在电机装配前尽力消除之。
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4.3永磁电机常用的永磁材料
1、铝镍钴系永磁材料
制造：材料、浇铸、强磁场 冷却定向结晶 特点： 剩余磁感应强度高 热稳定性好 机械强度好，便于机械加工
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4.2永久磁铁的基本特性
硬磁：磁滞回线宽 较高的剩余磁感应强度Br 较高的矫顽磁场强度 Hc 较大的磁能积 BmHm
内禀磁化强度J是定向结集的微观电流所产生的等效 磁场强度。
将因磁畴定向结集而在铁磁物质内部产生的磁感应BJ
表示为： BJ 0J
B B 0 B J 电机 新设计0 第H 四章 0 J 0 ( H J )
is 32(iAiB2iC)
us
Rsis
Ls
dis dt
d dt
(f
ejr
)
Ls是电感矩阵，各相的自感与互感构成
气隙均匀， Ls为常数，气隙不均匀， Ls与转子位置有关
3/2变换，去耦合互感
旋转定向，双反应理论，电感恒值
4.1稀土永磁同步电机转子结构特点
3 1 6
SN 7
绕组
铁芯
δ SN
径向磁化结构 切向磁化结构 轴向磁化结构 磁铁在永磁电机中的作用 第一，代替电励磁绕组作为磁势源。 第二，作为磁路的一部分，较大磁阻。
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电磁设计方面与电励磁电机设计的主要差别:
首先要根据技术要求选择合适的永磁转子结构 和永磁材料。
特点：
剩余磁感应强度高 矫顽磁场强度高 最大磁能积高 价格高、机械性能较差
钕铁硼永磁材料 更高磁能积、价廉
（NdFeB）
热稳定性较差
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4、如何选择永磁材料
在选择永磁电机用永磁材料时，主要应考虑下列 几点：
能产生较大的气隙磁场； 磁场的稳定性，其中包括本身磁场的稳定（例
概述
永久磁铁励磁 特点:损耗小、效率高、结构简单、可靠性高
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1120kW
２００６年１０月，包头市汇全 稀土实业（集团）有限公司、内 蒙古科技大学和包头市爱 能控制 工程有限公司共同组成产学研联 合体，对兆瓦级大型并网风力发 电机组项目展开攻关，并成功研 制出世界第一台兆瓦级双电枢混 电合机新励设磁计第风四章力发电机组。
标的乘积BmHm代表单位 体积永磁铁磁能的两倍，
a
B r 称为磁能积。
去磁曲线上不同点的磁
a B＝ f (H ) a
B m 能积BmHm大小不同，我 们把其中乘积最大的称
H H CJ
H CB
Hm
O
图 4－ 5 具 有 直 线 型 去 磁 曲 线 的 永 久 磁 铁工作点
为永久磁铁的最大磁能 积（BmHm）max，简写 为（BH）m。
最大磁能积代表该永磁
(BH)m
1 4
Br
Hc
铁单位体积所可能提供 的最大磁能，所以是永
久磁铁的重要参数之一。
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4、可逆温度系数和居里温度
温度每升高一度磁感应可逆变化的百分数称磁 感应温度系数或剩磁感应温度系数
Br
Brt0Brt1 100% Brt0(t1t0)
B mB m (t0)[1B(t1t0)]