定子采用改进的三相异步电动机定子，转子采用内嵌稀土永磁材料的实 心结构。启动时依靠定子旋转磁场与笼型转子相互作用的异步转矩实现启动； 运行时由转子内嵌的永磁体提供磁场，结合定子旋转磁场来维持电动机同步 运行。
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（1）电动机损耗分类
输入功率
电机
输出功率
定子导线 定子铜耗
定子铁心 铁耗
运行损耗 转子笼条 转子铜耗 -
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一、永磁电动机和异步电动机的结构比较
• 1 、三相交流异步电动机的结构
• 异步电动机由两部分组成：固定部分（定子）和 旋转部分（转子）。
• （1）定子
• 定子是电动机的固定部分，主要用来产生旋转磁 场，它由基座、定子铁芯和定子绕组三部分组成， 定子固定定子铁芯（硅钢片），定子铁芯上缠绕 定子绕组，定子绕组为三相绕组，分Y和△两种接 线方式。
风摩耗下降
温升高 -
（4）结构特点
永磁电动机的外形和安装尺寸符合 相关国标、IEC标准，与同规格三相异 步电动机完全相同。永磁电动机与三相 异步电动机的区别在内部结构，最显著 的结构特点就是：转子内嵌高性能永磁 材料。图为永磁电动机结构剖视图。
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（6）节能对比分析
本次节能对比分析按照两个方案进行：
大的功率。 Ø 高启动转矩、高过载能力：根据需要，可以设计成高启动转矩（3-5倍）、高过载能力。 Ø 控制性能优良：永磁电动机控制方便，动态响应性能好。 Ø 节能明显：一般工业领域，替代高效异步电动机，系统节能5%～20%。
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三、需要落实的两个问题
• 1、设计选型问题。 • 2、运行问题。 • 3、维修问题。
大的功率。 Ø 高启动转矩、高过载能力：根据需要，可以设计成高启动转矩（3-5倍）、高过载能力。 Ø 控制性能优良：永磁电动机控制方便，动态响应性能好。 Ø 节能明显：一般工业领域，替代高效异步电动机，系统节能5%～20%。
轴承风扇 机械损耗
其他 杂散损耗
（2）永磁同步电机特点
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（3）节能原理
永磁电动机节能根源在于使用了高性能的磁性材料，原理如下图所示。
定子电流小
损耗降低，能效提高，实 现节能
永磁电机 电励磁电机
靠永磁体产生
励磁 磁场
靠电流产生
同步运转 转子无电流
温升低
定子电流大 有转差
转子有电流
损耗 大幅 降低
定子铜耗下降 转子铜耗降为0
永磁电动机节能
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永磁电动机的优点
Ø 额定效率高，高效运行的负载范围宽：可达最新国标的I级效率（最高标准96.5）。 Ø 功率因数高：功率因数0.96以上，甚至呈容性负载，不需无功补偿。 Ø 电流小：较三相异步电动机，电流降低10%以上。 Ø 温升低：较三相异步电动机温升降低20K，设计温升相同时可以做成更小的体积、 更
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（2）转子
• 转子是电动机的旋转部分，由转子铁芯、转子绕组、转轴和风扇 等部件组成。与定子有1.0~4.0mm的气隙。
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• 转子铁芯由硅钢片叠成的圆柱体，外表有槽，内放转子绕组， 转子铁芯也是磁路的一部分。装在用圆钢制成的转轴上，轴上 加机械负载。
• 鼠笼式转子绕组每个槽里有一根铜（铝）条，在铁芯两端槽口 处，有两个导电的端环把这些铜（铝）条连接起来，形成一个 短接的回路。如果去掉铁芯，形状就是一个老鼠笼子。
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（3）异步起动永磁同步电动机的结构
异步起动永磁同步电动机除转子上有永磁体 外,其他结构与鼠笼式异步电动机一致,还包括机 座、定子铁心、绕组、转子铁心、导条、转轴、 端盖等。
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2、三相异步电动机的工作原理
•（1）当三相异步电动机定子三相绕组中通入对称的三相交流电 时，在定子和转子的气隙中便产生旋转磁场。
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2000年出厂500kW电动机更换方案比较
更换方案 效率（%） 电机实际效率（%） 输入功率（kW） 电机实际耗电（kW）
年耗电（kWH）
原电机 92 89.8
556.79 56.79
340757.24
年经济效益（元） 需要投资（万元） 静态投资回收期（年）
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高效电机 永磁电机 备 注
95
96.8
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• （2）旋转磁场切割转子导体，在转子导体中产生感应电 势，由于转子导体两端被金属环短接而形成闭合回路， 因此在导体中就出现感应电流。
• （3）由于旋转磁场和转子感应电流的相互作用产生电动 力带动转子旋转。
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二、永磁电动机的优势
1、节能
永磁同步电机通常是采用新型转子结构实现异步启动同步运转的永磁电 动机，兼有感应电动机和电励磁同步电动机的特点。
①更新电机按照湘电公司保证的最低能效96.8%进行比较。
②经济效益分析按照现在直购电计度电价0.6元/kWh计算。
③本计算考虑无功按照
， 估算为15%。
④本次节能分析未考虑永磁电动机取消无功补偿部分。
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2017, 78, 34%
公司目前电动机年份图
2000, 27, 12%
2005, 40, 17%
2010, 87, 37%
根据电动机选型样本，2000年 前的主流电动机效率通常在 92%，2005年前主流电动机效 率通常在92.5%，2010年前主流 1 电动机效率通常在93%，2015 2 年前通常主流电动机效率94%。 3 近年发展起来高效电动机效率 4 可高达95%~96%，永磁电动机 甚至超过97%。 根据公司电动机统计的年份数 据，公司电动机额定效率平均 不超过93%。
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永磁电动机和异步电动机负荷-效率比较 图
水泵通常运行不在最佳工况， 电动机选型也有5%~10%的裕量， 加上电动机的序列取整，电动 机通常运行在额定功率的 80~85%左右。造成俗称大马拉 小车现象。 根据左图永磁电动机和异步电 动机负荷效率图可见，在负荷 偏差80%~85%左右，电动机效 率差在3%~2%左右。本次永磁 电动机节能选择按2.0%考虑。
92.8
96.6
538.7
232758.62 105590.06 考虑，年运
行6000小时
64799.17
141100.31
电价按0.6元 /kWH
30.00 54.00
4.63
3.83
3、性能特点
Ø 额定效率高，高效运行的负载范围宽：可达最新国标的I级效率（最高标准96.5）。 Ø 功率因数高：功率因数0.96以上，甚至呈容性负载，不需无功补偿。 Ø 电流小：较三相异步电动机，电流降低10%以上。 Ø 温升低：较三相异步电动机温升降低20K，设计温升相同时可以做成更小的体积、 更