永磁电机致命伤

lidawei599

sgyub 发表于 2012-2-19 00:56

                               
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永磁电机的致命伤，并非无方可治。确实可以减小齿槽效应，抑制反电动势，大幅度减轻车载电源负担，但是采取 ...

首先感谢楼主提出了这个有趣的问题。现在从设计角度如何减小齿槽转矩，已经比较有效了，比如斜槽，调节槽口，极弧系数，辅助齿等等。。关于弱磁的新结构也有很多，最终的目的是做一个在高转矩密度（与永磁体磁链成正比）与弱磁能力（与永磁体磁链相反）的折中。为了更好的使得两种性能得到兼顾，内置式永磁电机就通过多利用磁阻转矩，少利用永磁转矩，实现保证高转矩密度的情况下，增强弱磁能力，所以目前内置式永磁电机是电动汽车用驱动电机主流之一；（当然欧美异步电机用的也很多，老美开车都是高速，铁耗尽可能要低，不像日本街道那么短，老启停，低速效率要高，这要根据具体情况具体分析）;还有个问题是额定点确定后，永磁电机低速效率一般比高速时还要低，原因是：低速转矩大，功率小;目前国外不用或者少用稀土永磁体的研究很热，像日本研究开关磁阻，欧洲研究使用新型铁氧体替代稀土等，以日本为例，以prius电机性能为标杆制作了一款开关磁阻电机，主要性能如转矩密度，效率都可以达到，但是他用了更多的铜，很高的电流密度（30A/mm2），和比较好的硅钢片（10JNEX900）；综上，各种电机各有优点缺点（包打天下的电机不存在），难得不是设计，而且要非常清楚自己的需求。

wylive

楼主能不能讲的详细些

lypbtf

多学习点，谢谢

sgyub

    内置式永磁电机的磁钢嵌在铁心里，永磁体的能量损失很大，是不是很可惜？现有技术中，除了永磁同步电机、异步电机、开关磁阻电机以外，其实还存在另外一种类型的电机，那就是单极电机。所谓单极电机，又称为直流同极电机，其定义是：通过气隙全部面积的磁通都呈同一极性的电机（电机名词术语GB2900.25-82）。单极电机具有下述显著特征：不存在齿槽效应；无交变磁场；无电枢反应。不需要无功功率参与能量交换。而在同步、异步电机内，必须由无功功率产生旋转磁场，铁心剩磁、线圈电感对电机的影响因此不可忽略。同步、异步、开关磁阻等一类电机难以突破的技术瓶颈，在单极电机中却不是难题。当然，单极电机也有自己的问题，如需要电刷、超导冷却装置等。用永磁体取代超导线圈，取消电刷，就能得到一种新型的永磁单极电机，用来驱动车辆，效果岂不更好？在全部功率、全部速度范围内，单极电机的效率都可以达到94%以上。头痛问题一个都没有了。

dxbian

现在的电动汽车标准是搞燃油汽车的专家门定的，电动自行车标准是搞摩托车的专家门定的，短期内做到那成本高大发了。我觉得电动车的关键在于矛盾的两个方面，要么燃油车成本大幅度增加，要么电动车成本大幅度降低。至于续驶里程，功率密度等等都是可以接受并慢慢进步的。

starman

不太了解，不过好像永磁的弱磁是要麻烦一些

whljin

我们公司用的江特的电机，100KW，最高转速4000rpm,反电动势也不是太高呀，

whljin

还有就电机工作电压提高10伏， 用4个电池单体串联就行

zhangda123

目前还看不懂  慢慢学习

kingsr

我认为是控制的问题，我们高速电机都是几万转的，空载转的挺好的。

kaiyan662

1.空载转矩在高速旋转时太大
这个指的是空载阻尼力矩吗？

sz6789hzg

行不行让我们拭目以待吧。

马爱马爱

好专业，看来我要好好学习了！

aiseesee

没看很明白

lidawei_zs

现在很多人在研究可变磁通的永磁电机就是为了解决这种问题的，低速时，在线充磁，永磁磁场增大，出力增加，高速时候在线退磁，降低空载反电势，铁耗，降低弱磁所需电流。。永磁电机这个高速伤也不算致命

lidawei_zs

还有，您刚开始说从设计角度很难解决，目前PM assisted machine 也有应用在高速领域，大大减少永磁体用来，多多使用磁阻转矩

仩僐婼渁★??

反电势多大？能不能举个例子

trimedia

在选择电机类型，希望有帮助

kaku2013

我认为该贴（及跟帖）存在诸多谬误，试辨析之
谬1）反电动势过高
此贴甫出，即有跟帖质疑：多高？
搞电机的人士皆知，反电势大多抵消了电源电势，否则，电枢将承受多大的电位差？产生多大的电流？
所以，反电势是设计的结果。所谓过大，即使属实，也是错误设计的结果；
谬2）空载转矩过大
非技术的表达方式，且应属于设计错误；
谬3）永磁电机转速在1000转（及以上）
无论永磁还是感应电机，额定转速以上运行，均需要弱磁控制。永磁比感应电机弱磁控制难度更大、更不适于高速；
谬4）电源（及反电势）电压过高，不利于电池和电动汽车安全
电池性能活跃，方能产生较大功率，实质是较大电流。电池性能活跃（电流大）和电池模块间连接体是保障电动汽车安全的主要因素。
同等功率下，提高电压，可以降低电流，可以降低电机的铜耗。
谬5）车用电机转速应当高于4倍车速基速
我不信这是院士所言。
汽油发动机的最佳转速在2800转，最大转速也就6000转以下（乘用车参数），但配上变速箱，能够适应大多数应用；
为何对电机提出（4倍）那样无厘头的要求呢？
谬6）现在车用电机以永磁电机为主
言之过早！大型公交几乎全部采用感应电机，tesla采用感应电机，就是明证；
谬7）永磁电机耗用稀土（不可持续），成本高
错！
永磁电机利用永磁材料，效率高，循此思路，未来即使没有稀土，也会发现其他永磁材料替代之；
降低成本，是商人思维。暂时抛开这种思维方式，是技术突破的必要条件，唯此。
谬8）大功率发电，需要650V以上的高电压状态
（大约是虑及电动汽车的能量回馈）
设定650V阈值，似刻舟求剑。电机发电状态下，只要电机电动势高于外电势，就能产生发电电流，何必650V？
谬9）电动汽车电压会剧烈波动
亲历过电动汽车开发的人，都不会认为电压有剧烈波动。
的确，电池满电和亏电状态下，有很大的电压差，但电机工作电压不会设计在电池满电处，这是常识。
谬10）纯电动汽车因为受电池限制，死路一条
纯电动模式不会死路一条，错误应用，才会导致他走入死路。
以电动叉车工况为例，近于周期性工况，是纯电动模式的最佳应用例。
谬11）IPM电机的永磁体能量损失极大
没有一个跟帖讨论这个命题，可见其不值一驳。

先写到这里，欢迎拍砖

寒宇

kaku2013 发表于 2013-10-7 21:39
我认为该贴（及跟帖）存在诸多谬误，试辨析之
谬1）反电动势过高
此贴甫出，即有跟帖质疑：多高？

很好的总结贴。大部分很中肯，部分不敢苟同。我就抛砖引玉吧。


谬1）反电动势过高
此贴甫出，即有跟帖质疑：多高？
搞电机的人士皆知，反电势大多抵消了电源电势，否则，电枢将承受多大的电位差？产生多大的电流？
所以，反电势是设计的结果。所谓过大，即使属实，也是错误设计的结果；

同意，反电动势只要不损害电力电子设备，再高也无所谓。何况也没多高。


谬2）空载转矩过大
非技术的表达方式，且应属于设计错误；

空载转矩，没说速度。低速下不好说。高速下空载因为铁损，应该比感应机大些。不过不知道讨论这个的意义在哪里。


谬3）永磁电机转速在1000转（及以上）
无论永磁还是感应电机，额定转速以上运行，均需要弱磁控制。永磁比感应电机弱磁控制难度更大、更不适于高速；

无论哪种电机，控制都很成熟了。

谬4）电源（及反电势）电压过高，不利于电池和电动汽车安全
电池性能活跃，方能产生较大功率，实质是较大电流。电池性能活跃（电流大）和电池模块间连接体是保障电动汽车安全的主要因素。
同等功率下，提高电压，可以降低电流，可以降低电机的铜耗。

提高电压，绝缘呢？小心局部放电烧绝缘。另外，降低电流是不是扭矩也减小了？高电压导致高转速，铁损会增大

谬5）车用电机转速应当高于4倍车速基速
我不信这是院士所言。
汽油发动机的最佳转速在2800转，最大转速也就6000转以下（乘用车参数），但配上变速箱，能够适应大多数应用；
为何对电机提出（4倍）那样无厘头的要求呢？

2800转最佳转速，求源。个人认为是2000转，安全转速7000转应该没问题。考虑到安全因数，跑10000转还是没问题，不能跑7200转电机就散架了。高铁据说也能跑600公里/小时不是？


谬6）现在车用电机以永磁电机为主
言之过早！大型公交几乎全部采用感应电机，tesla采用感应电机，就是明证；

不要拿公交说事，公交貌似都用柴油机，而且貌似宝马奔驰高档车都是柴油机，但不能否定汽油机为主的现实。



谬7）永磁电机耗用稀土（不可持续），成本高
错！
永磁电机利用永磁材料，效率高，循此思路，未来即使没有稀土，也会发现其他永磁材料替代之；
降低成本，是商人思维。暂时抛开这种思维方式，是技术突破的必要条件，唯此。

同意，成本是比感应机高，不可否认。不过一份价格一分货，汽油也分91和97不是？谁用谁知道。


谬8）大功率发电，需要650V以上的高电压状态
（大约是虑及电动汽车的能量回馈）
设定650V阈值，似刻舟求剑。电机发电状态下，只要电机电动势高于外电势，就能产生发电电流，何必650V？

同意。另外，大功率是什么概念？QQ的功率？宝马M3的功率，还是法拉利的功率。


谬9）电动汽车电压会剧烈波动
亲历过电动汽车开发的人，都不会认为电压有剧烈波动。
的确，电池满电和亏电状态下，有很大的电压差，但电机工作电压不会设计在电池满电处，这是常识。

同意。

谬10）纯电动汽车因为受电池限制，死路一条
纯电动模式不会死路一条，错误应用，才会导致他走入死路。
以电动叉车工况为例，近于周期性工况，是纯电动模式的最佳应用例。

同意。合适的才是最好的。一百年前有人质疑，没有加油站，汽车木有的肿么办。骑马也要喂点草，智能手机也要天天充电不是？


谬11）IPM电机的永磁体能量损失极大
没有一个跟帖讨论这个命题，可见其不值一驳。

同意，这个其实可以做的很小。