成果简介家电电器的变频电机驱动，尤其擅长于风机、水泵、压缩机类的无传感器变频驱动。包括空调/冰柜/洗衣机/油烟机/洗碗机内部的永磁同步电机设计的运动控制引擎，并可同时进行功率因数校正。反馈环节采用单电阻无位置传感器方法，该方案的技术与产品性能属于世界领先水平。10年来与国际主流家电公司合作，包括Siemens、Panasonic、Dakin、Nidec、Embraco等公司，参与设计美的集团全直流变频空调压缩机控制器产品研发，产品年销量1600万台。

一、概述永磁电机因具有效率高、体积小、重量轻、噪音低和调速方便等诸多优点，近些年在国内外得到了迅速发展和越来越广泛的应用。我国稀土材料非常丰富，几十千瓦以下的永磁电机的设计和制造技术已十分成熟。在国民经济各方面被广泛使用，在家用电器及电动车辆和电动工具等许多应用领域都正在取代感应电机、有刷直流电机或燃油动力机械，显示出旺盛的发展趋势。号称是其他一切电机的替代品。 高性能永磁电机驱动控制技术及产品填补了多项国内空白达到国际领先水平。二、永磁电机及驱动控制电动机包括永磁同步电机( PMSM，正弦波驱动)和无刷直流电机( BLDC，梯形波驱动) 两大系列。是符合国家节能、环保基本国策和可持续发展战略的高新技术产品。现在国内永磁电机的设计和制造技术已很成熟。必须有合适的驱动器控制才能工作。驱动控制器的技术含量高、控制复杂，但产品的生产过程相对容易。三、所做的工作及取得的成果多年来，我们对永磁电机驱动控制技术进行了不断的研究和开发，取得了多项成果，填补了多项国内空白。在国内最先采用无位置传感器正弦波控制技术开发出了多种驱动控制器产品，主要指标达到或超过了国外同类产品的水平。根据用户或产品需要，可采用有/无三相霍尔位置传感器的正弦波或梯形波控制方案。（建议首选无位置传感器正弦控制方案）。独特的控制算法、高性价比的电路结构、优良可靠的控制性能及可为用户专门设计是本变频驱动控制技术的显著特色。四、已有的技术和产品变频家电（冰箱、空调、洗衣机等）的变频调速驱动控制技术及系列产品。电动工具和车辆船只等由蓄电池供电的变频调速驱动控制技术及系列产品。由市电供电的专用变频驱动控制器系列产品。机载、车载、船用等特种变频驱动控制器系列产品。能使移动或独立发电机组输出完美正弦电压的永磁同步发电机的控制和电能变换技术及系列产品。特殊用途的变频驱动控制技术及系列产品。五、若干的国内首创六、各种变频驱动控制器产品七、在电动车辆和船只上的应用八、在电动工具上的应用九、数码发电机及应用十、微型压缩机及应用十一、主要技术特点采用最新控制技术，特别是无位置传感器正弦控制技术，在国内外处于领先水平。一些产品的指标达到或超过了国外同类产品的水平。核心控制芯片选用低成本的通用单片机，不受专用芯片的各种限制。具有完全独立的自有知识产权。开发移植方便，周期短，很容易扩大应用领域和范围。可为各种电机和压缩机提供最佳的变频驱动控制。成本低，性价比高，通用性强，便于生产。

Halbach 无铁心永磁电机是一种新型特种电机，采用无铁心、无刷、无磁阻尼、稀土永磁发电技术，改变了传统电机运用硅钢片与绕线定子结构，无铁心钕铁硼永磁电机主要应用在数控机床、机器人、电动车、电梯、家用电器等场合。无铁心电机比同样体积的普通电机输出功率提高1/4～1/3，效率提高3～10个百分点，振动、噪声大大降低，位置控制精度提高，不仅可以替代进口，还可以发挥我国稀土资源丰富的优势，变稀土永磁资源出口为高性能稀土永磁电机和系统出口，大量出口创汇。而且可以用高性能的稀土永磁电机来提高技术装备的性能，改造和提升传统机械行业，提高在国际市场的竞争力。

本发明公开了一种永磁电机，包括定子线圈和转子，还包括运 算模块，所述运算模块包括依次相连的磁场传感器、第一运算电路以 及第二运算电路;所述磁场传感器设置于定子线圈中，用于检测磁感 应强度 B0，并将 B0 输入至所述第一运算电路;所述第一运算电路用 于通过所述 B0，获得所述转子对所述磁场传感器产生的磁感应强度 BPM，并将 BPM 输入至所述第二运算电路;所述第二运算电路用于通 过 BPM，获得所述转子的位置，所述转子

永磁电机的位置传感器增加的电机的成本，降低了电机的可靠性。在风机、水泵等领域应用的电机，可以通过控制的方法，去掉电机的位置传感器，减少成本并提高系统可靠性。本课题组针对高速电机无位置传感器控制中所存在的问题，在建立精确离散化的数学模型的基础上，设计了基于离散滑模理论、状态观测器等方法的转子位置观测器，实现了10kHz控制频率下的10万转高速电机的无位置传感器控制，以及快速正反转启动。

制造永磁电机转子的方法，包括制作转轴、永磁体、前端盖、后端盖、和磁轭单元，磁轭单元包括多个极靴部和一个铁心部，极靴部围绕铁心部设置；每个极靴部与铁心部之间通过一对连接条带连接；制成的转子隔板，转子隔板上设有允许永磁体贯穿的永磁体通孔；所有磁轭单元的定位孔与转子隔板的永磁体通孔对位形成永磁体通道；将永磁体插入永磁体通道内；插入拉紧螺栓分别用拉紧螺栓的两端连接螺母锁紧磁轭单元和转子隔板，磁轭单元上的连接条带相互重叠；将每个连接条带的中间部分切除，极靴部叠合形成转子极靴，铁心部叠合形成转子铁心；前后两段分别固定安装前端板和后端板。本发明具有能够制造出机械强度高，适用于高速旋转永磁电机的优点。

随着科学技术的发展，航空航天、军事国防以及工业制造等各个领域对驱动技术提出了越来越高的要求，不仅要求驱动电机提供更高的输出力或输出力矩，同时也要求驱动电机的结构更加紧凑，质量更轻，从而提高系统的功率密度和动态特性。 本项目组创新性地提出了基于空间磁极阵列的永磁电机设计方法，极大地提高了电机的功率密度，实现了提高系统输出力和力矩，以及降低系统体积和质量的双重目的。完成了系列化的旋转和直线永磁电机的系统设计、样机加工和性能测试，电机尺寸分布从0.5mm到10m。基于相关技术，承担了国家863重大专项课题、民口973子课题、国家自然科学基金课题、以及其它企业横向课题等重要项目。 本项目研究成果具有完全的自主知识产权，并已申请国家发明专利十余项。

高速永磁电机无需借助维护困难、体积庞大的齿轮增速箱即可同轴连接至风机、压缩机、真空泵、透平膨胀机、燃气轮机等高速负载或原动机，提高了系统的可靠性、降低了维护成本，并可实现无油驱动。 东南大学电气工程学院课题组紧紧把握这一契机，在高速永磁电机的电磁设计、温升分析与冷却设计、转子结构分析等方面做了深入的研究工作。设计并应用了36000转/75kW, 24000转/140kW, 18000转/300kW工业鼓风机/空压机用高速永磁同步电机。

本技术基于脉冲充退磁的原理，提出了一种针对大型永磁电机进行整体充退磁的新方法，能够在磁极装配至转子表面后再对其进行充退磁，极大地提高了大型永磁电机的充退磁效率和容错率。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 因高功率密度等优势，永磁电机被广泛应用于风力发电、电动汽车、家用电器、工业驱动与控制等领域，且市场潜力巨大。譬如，永磁风力发电机的转子直径超过4.3米，高度达1.5米，共有84个永磁磁极，每个磁极由20多个磁钢块拼装而成，传统制造过程中通常需对单个磁钢块充退磁使其带磁性后再由人工组装到转子表面，这种方法不仅效率低，而且一旦有充退磁不完全的小磁钢被装配成磁极，便会影响整个发电机组的性能，这时若想重新进行充退磁，便只能将整个磁极拆卸后再次充退磁，操作繁琐且容错率低。 本技术基于脉冲充退磁的原理，提出了一种针对大型永磁电机进行整体充退磁的新方法，能够在磁极装配至转子表面后再对其进行充退磁，极大地提高了大型永磁电机的充退磁效率和容错率。