The use of permanent magnet motor for Tesla electric vehicle stimulates the demand for rare earth Nd

On March 13th,Reuters reported that the long run version of Tesla Model 3 will use permanent magnet motors.One of the materials for this type of motor is rare earth metal neodymium,which will further increase the supply pressure of neodymium.Governments around the world are committed to reducing the harmful emissions produced by fossil fuel cars,pushing up demand for electric vehicles

Rare Earths and Magnetic Refrigeration

Magnetic refrigeration is a revolutionary, efficient, environmentally friendly cooling technology, which is on the threshold of commercialization. The magnetic rare earth materials are utilized as the magnetic refrigerants in most cooling devices, and for many cooling application the Nd2Fe14B permanent magnets are employed as the source of the magnetic field. The status of the near room temperature magnetic cooling was reviewed.

表贴式高速永磁同步电机失磁故障及磁体选区渗重稀土研究

针对表贴式高速永磁同步电机永磁体在受到高温、强退磁磁场等因素影响易产生局部不可逆失磁故障问题,本文基于有限元分析方法,分别建立了一台24 kW表贴式高速永磁同步电机的二维和三维仿真计算模型,在计及该电机在各类不同的退磁因素作用下,确定了电机磁体发生局部不可逆失磁故障的位置,并预测了磁体的进一步失磁扩散趋势。对比了电机在有无失磁故障情况下的空载气隙磁密和反电动势,并研究磁体不可逆失磁故障对电机运行的影响。由于永磁体易在部分区域发生不可逆失磁,故本文将磁体材料更换为较低牌号,并运用选区渗重稀土技术改善易失磁区域材料特性来提升磁体整体抗失磁能力。在此基础上,探究了更为合理的重稀土渗入区域及渗入梯度,从而保证在不失电机性能的前提下,实现了重稀土元素的极限应用,为表贴式永磁电机磁体选区渗重稀土技术提供了参考。

电动汽车用永磁同步电机失磁机理与选区渗重稀土研究

由于电动汽车用永磁同步电机(PMSM)具有高功率密度的设计要求,使得磁钢更易受到电磁以及高温影响致使出现不可逆失磁,为此常在磁钢制备时加入大量镝、铽等贵重稀土元素,但该方法使得磁钢材料价格激增。本文以一台“三角”型内置式永磁同步电机为研究对象,分别研究了温度、电枢电流大小以及弱磁角这三个因素对电机磁钢的失磁特性影响,进而确定磁钢的易失磁位置及失磁扩散规律。在此基础上,通过将电机磁钢材料的牌号更改为较低的牌号,并提出合理的选区渗重稀土设计方案,实现了在不损失电机性能的情况下,减少重稀土元素用量的目的。最后,提出一种适用于计算选区渗重稀土设计方案中最大内禀矫顽力提升倍数的方法,可为电动汽车用永磁同步电机磁钢减重稀土研发设计提供参考。

稀土永磁同步电机的轻量化技术分析

阐述稀土永磁同步电机的优点,它是一种采用稀土永磁材料作为励磁的同步电机,具有无滑差、高效率、高功率因数等。探讨稀土永磁同步电机的拓扑结构设计和优化、稀土永磁同步电机机壳以及支撑架的结构优化。介绍稀土永磁同步电机集成化的特点。

稀土永磁电机鲁棒直接转速预测控制方法研究

针对稀土永磁同步电机直接转速控制中,因未建模扰动而导致转速性能差的问题,提出一种基于扩张状态观测器的鲁棒直接转速预测控制方法,推导了稀土永磁同步电机的超局域数学模型,设计了多个扩张状态观测器,观测了系统的未建模扰动和参数时变扰动,提高了控制器鲁棒性以及对负载扰动的响应速度。最后,通过搭建基于表贴式永磁同步电机的驱动系统,验证了所提控制策略的有效性。

新型材料结构无轴承永磁电机输出特性影响分析

针对目前大部分无轴承永磁电机的转子材料和结构性能较差导致电机输出特性不优的问题,本文提出了一种新型的无轴承永磁电机转子材料与转子组合。一方面,研究不同材料(铁氧体、铝镍钴、稀土钕铁硼)对转矩密度、功率密度、效率等方面的影响,确定出能使电机性能最优的材料。另一方面,设计了一种新型的永磁转子结构,并采用ANSYS对包括永磁转子结构在内的三种结构进行电磁有限元分析。结果表明,本文设计的新型材料、结构可以显著提高无轴承永磁电机的悬浮性能,新型Halbach阵列转子结构性能最优,且进一步提高了工作效率和永磁体利用率,这为无轴承永磁电机的结构优化和性能提升提供了空间。

基于混合隶属度模糊PID的EGTS电机监控实验平台

针对A320飞机电动绿色滑行系统电机的快速精准、稳定运行及转速监测实验测试问题,设计了EGTS电机监控实验平台,基于飞升曲线,采用实验方法,建立稀土永磁直流电机驱动控制系统仿真数学模型。借助Matlab/Simulink平台,与传统PID控制算法对比,提出用混合隶属度模糊PID控制算法,实现EGTS电机闭环运行调速控制系统仿真。设计分压电路、信号调理电路、继电器逻辑控制电路及电气监控面板,在可编程逻辑控制器中实现混合隶属度模糊PID算法。以Kingview软件为平台,设计上位机监控显示界面,通过RS485通信方式,与下位机PLC互联,初步搭建了集系统状态监测,运动控制及上/下位机独立控制于一体的EGTS电机模拟监控实验平台。通过EGTS电机模拟监控测试实验,验证了控制算法及系统软、硬件设计的合理性。

稀土永磁电机在矿产机电设备方面的应用展望

矿产开采过程当中会使用到不同类型的机电设备,在矿产机电设备驱动中应用稀土永磁电机,提高了生产效率和安全性。机电设备搭载永磁电机,在运行中的高效节能的优势得以发挥,利于永磁电机的技术推广和应用,特别是高耗能电机老旧的矿产企业。对矿产机电设备驱动的升级改造,既能落实节能减碳工作,完成减碳任务,又能为企业带来降本增效的直接经济效益。

卫星飞轮用稀土永磁电机的方波-正弦波复合驱动

介绍了卫星飞轮用稀土永磁电机的正弦波和方波两种驱动的工作原理及其控制特点。在此基础上,建立了方波/正弦波复合驱动模型,并以滑模变结构控制(VSS)技术实现高速段的方波驱动、低速段的正弦波驱动切换。仿真和实物试验结果表明,复合驱动稀土永磁电机的变结构控制切换平稳,设计可行。

全球稀土新材料的技术演进及中国稀土产业链延伸的方向选择

稀土新材料是维护国家安全、支撑高技术产业发展和实现“双碳”目标不可或缺的关键材料。中国面临西方重构稀土产业链和供应链的严峻挑战,如何促进稀土新材料产业高质量发展及合理选择稀土产业链的延伸方向是中国亟待破解的重大难题。本文从专利申请时间趋势、新材料类别、国家(地区)分布、热点技术领域等多个角度深入分析了全球稀土新材料产业的技术演进状况;并在此基础上,对中国稀土产业链延伸的重点方向进行了判断与技术演进分析。研究发现,全球稀土新材料专利家族数总体上呈现快速上升的演进态势,经历了“美国→日本→中国”的技术引导演变格局;全球稀土新材料专利家族数从多到少依次是稀土催化材料、稀土永磁材料、稀土光功能材料、稀土合金、稀土抛光材料和稀土储氢材料;中国和日本占据了全球稀土新材料专利家族数的半壁江山;全球稀土永磁电机专利家族数呈现稳步增长的演进态势,中国已成为全球稀土永磁电机专利家族数最多的国家,将稀土永磁电机作为稀土产业链延伸的重点方向不仅具备经济可行性,而且具备技术可行性。本文研究可为中国准确把握稀土新材料的未来发展趋势,合理选择产业链延伸的重点方向,优化及调整产业链结构,提升稀土全产业链的国际竞争力和话语权提供决策参考。

少稀土组合磁极Halbach永磁同步电机优化设计

针对稀土永磁同步电机(PMSM)对稀土永磁材料依赖性大的问题,提出一种少稀土组合磁极Halbach PMSM,永磁体采用Halbach充磁方式。阐述了该电机新型转子的磁钢结构,其中主磁极由双层永磁体组成,上层磁钢为钕铁硼永磁材料,下层磁钢为铁氧体永磁材料,辅磁极磁钢也为铁氧体永磁材料。以电磁转矩、转矩脉动和齿槽转矩为优化标准,对电机每极永磁体块数、充磁角度、永磁体材料和永磁体厚度等电机参数进行优化。采用定子斜槽结构降低齿槽转矩。优化后的少稀土组合磁极PMSM在保证转矩性能的情况下,减少了永磁体用量,降低了电机成本。最后通过有限元法分析该电机在空载和额定负载下的特性,验证了该电机设计的合理性。

少稀土组合磁极Halbach永磁同步电机性能和材料成本研究

稀土永磁同步电机性能优越,但稀土永磁材料价格昂贵导致电机成本增加。因此,提出了一种新型少稀土永磁同步电机,其永磁体采用组合磁极Halbach结构。分析了少稀土组合磁极永磁同步电机的结构特点,并在此基础上,提出了少稀土T型、HAT型和LREH型三种组合磁极Halbach永磁同步电机拓扑结构。从电机空载反电动势、空载齿槽转矩和额定负载电磁转矩等方面分析了三种拓扑结构少稀土永磁同步电机,并与稀土永磁同步电机进行对比分析。在等转矩条件下研究了钕铁硼和铁氧体两种永磁体厚度对少稀土组合磁极永磁同步电机材料成本的影响。对比分析了稀土永磁同步电机和三种少稀土永磁同步电机的材料成本。有限元仿真结果表明LREH型少稀土组合磁极Halbach永磁同步电机具有更好的转矩性能和更低的材料成本。

基于GAPSO和自抗扰控制的稀土永磁同步电机性能研究

针对稀土永磁同步电机控制系统存在强耦合、非线性、抗干扰能力差的问题,提出了一种基于遗传粒子群算法(GAPSO)的稀土永磁同步电机自抗扰控制方法。第一步,介绍研究背景并推导出稀土永磁同步电机的数学表达式;第二步,通过设计跟踪微分器、扩张状态观测器以及非线性状态误差方程推导出自抗扰控制器的数学表达式,并利用遗传粒子群算法对其进行优化;第三步,讨论基于GAPSO和自抗扰控制的稀土永磁电机转速性能情况。通过Simulink仿真验证了上述方法的有效性,说明本文设计的自抗扰控制方法对提高电机性能具有促进作用。

淘汰电机稀土永磁化改造在制盐领域的应用

介绍了长芦海晶集团有限公司制盐场的工艺驱动设备组成,对制盐工艺中的淘汰电机进行统计分析,确定了水轮额定功率11 kW的Y160M系列淘汰电机作为改造试验对象,系统分析了淘汰电机更新替换与升级改造的利弊以及能效发展趋势。简要介绍了淘汰电机系统永磁化再制造技术的工艺原理,开展了淘汰Y160M电机、节能YE3-160M电机以及节能改造永磁AB-160M电机的运行能耗对比,并对YE3型节能电机以及节能改造永磁AB-160M电机进行节能效果对比以及经济指标测算,得出淘汰电机系统永磁化改造在制盐领域具有一定推广意义的结论。

永磁同步电机耐退磁优化设计研究

研究了无重稀土NdFeB磁铁在家用空调变频压缩机电机中的应用,在充分分析NdFeB磁铁退磁机理的基础上,采用多槽极设计和转子磁路优化等强耐退磁结构设计,大幅提高了电机的耐退磁能力,减小了电机退磁铁矫顽力的需求,提出了一种可以在空调压缩机实现无重稀土磁铁应用的电机方案(实测退磁率为2.51%),为家电行业实现去重稀土化提供技术借鉴,为永磁电机耐退磁能力的提升提供要素借鉴。

基于稀土永磁无刷直流电机的双闭环控制方式比较研究

针对稀土永磁无刷直流电机的速度电流双闭环控制条件下,对直流母线电流反馈、最大相电流反馈、平均相电流反馈三种电流闭环控制情况进行对比分析,对无刷直流电机的速度电流双闭环控制具有一定的参考意义。

稀土永磁同步电动机在起重机械中的应用

本文把永磁同步电动机应用于起重机械中,通过分析永磁同步电动机的工作原理与性能,并结合起重机械的工作特性和载荷特性,探讨了永磁同步电动机应用于起重机械的可行性及技术难题,为研究其在起重机械中的应用提供了理论基础。

基于高速稀土永磁无刷直流电机的分段控制方法研究

针对高速稀土永磁无刷直流电机的闭环控制方法进行研究[1-5],传统控制方法在宽速度范围下不能达到很好的控制效果,故提出了针对电机转速控制的动态段和稳态段分别进行控制的分段调节方法,提高了高速无刷直流电机速度调节的动态性和调节精度,对高速稀土永磁无刷直流电机的速度控制具有一定参考意义。

浅说稀土永磁电机及其应用和发展

稀土永磁材料是一种高性能的功能材料,这种材料是许多高新技术产业的基础。针对稀土铁磁材料及其电机的分类和主要应用领域,介绍了稀土永磁电机的结构及工作原理,研究了稀土永磁电机的主要发展优势及其应用,指出了稀土永磁电机的的发展趋势。