4。1  空载特性 21

4。2  设计优化 24

结  论 35

致  谢 37

参 考 文 献 38

1  绪论

1。1  永磁材料的种类及发展

永磁材料是一种硬磁材料，其经充磁后，没有外部能量也能持续提供电机运行所需的磁场，通常其矫顽力Hc在8kA/m以上。最先出现的永磁材料是磁铁矿，二十世纪以前主要是基于碳钢的永磁体。目前，永磁材料主要有三大类：铝镍钴永磁材料、铁氧体永磁材料和稀土永磁材料[1]。论文网

1930年出现的铝镍钴永磁材料是一种合金材料，主要由铝、镍、钴、铁和微量金属构成，其有温度系数小，剩磁高等显著的优点，最高剩磁可达到1。35T。缺点是矫顽力大多数是非常低的，小于169kA/m[2]。这种材料的退磁曲线是非线性的，所以其容易磁化，也同样容易退磁。

铁氧体永磁材料因其不含镍、钴等贵金属且有较丰富的材料来源，所以成本相对较低。目前永磁电机中使用最多的永磁材料便是铁氧体[3]，具有电阻率高、矫顽力大，抗去磁能力强等优点，但存在剩磁密度低，受温度影响大等不足。

稀土永磁材料是一种含有稀土金属的新型合金材料，其主要有钐钴（SmCo）永磁材料和钕铁硼（NdFeB）永磁材料。对于这两种材料，前者的磁能积在15~30MGOe之间；后者的磁能积高达27~50MGOe，是目前为止磁性最高的永磁材料。NdFeB的优点是价格较低，但缺点是磁滞损耗较大[4]。SmCo的磁稳定性最好，但因钐钴金属储量稀少，所以价格相当高，且其材质不易于生产加工，因而发展情况并不是很理想。

1。2  永磁电机的研究背景及意义

电机是指以电磁感应定律为基础，利用气隙磁场来进行电能转换或传递的电磁装置。所谓的永磁电机就是以永磁体（Permanent Magnet，PM）来产生磁场的电磁装置。

1821年法拉第用永久磁铁建立了电机模型，由此诞生了世界上第一台永磁电机。可当时的电机体积大以及性能差等原因，逐渐地被电励磁电机取代[5]。二十世纪八十年代，NdFeB永磁材料出现，因其价格较低，便重新引起了人们的关注，由此永磁电机开始被引入工农业领域，取代部分电励磁电机[6]。近年来，随着NdFeB永磁材料耐高温性能的提高和价格的降低，永磁电机的应用日益广泛，正在向大功率化、高功能化和微型化发展[7]。文献综述

永磁电机最大单机容量已经大于1MW，最高转速也达到300000r/min以上，而最低转速只有0。01r/min，最小的电机外径为0。8mm，长为1。2mm[8]。目前，常规永磁电机主要有五种，具体介绍如下：

永磁直流电动机在结构上，用永磁磁极取代了普通直流电动机的励磁绕组和磁极铁芯，因而结构简单且运行可靠性高，在汽车产业中的应用发展最快。

调速永磁同步电机与无刷直流电机在结构上两者基本相同，定子上都设置多相绕组，转子上都装有永磁体，主要的区别在于后者需检测转子位置信息来实现自同步。

异步起动永磁同步电机与调速永磁同步电机结构相似，不同之处在于前者转子上有起动绕组或整体铁芯，可以实现自启动。

永磁同步发电机取消了普通电励磁电机中的励磁绕组、电刷等装置，其优点是结构相对简单，缺点是制成后难以调节励磁磁场。

1。3  永磁电机的研究现状

1。3。1国外永磁电机研究现状

1。3。2国内永磁电机研究现状