永磁電機采用永磁體生成電機的磁場，無需勵磁線圈也無需勵磁電流，效率高結構簡單，是很好的節能電機，隨著高性能永磁材料的問世和控制技術的迅速發展．永磁電機的應用將會變得更為廣泛。
永磁電機的發展同永磁材料的發展密切相關。我國是世界上最早發現永磁材料的磁特性并把它應用于實踐的國家，兩千多年前，我國利用永磁材料的磁特性制成了指南針，在航海、軍事等領域發揮了巨大的作用，成為我國古代四大發明之一。19世紀20年代出現的世界上第一臺電機就是由永磁體產生勵磁磁場的永磁電機。但當時所用的永磁材料是天然磁鐵礦石（Fe3O4），磁能密度很低，用它制成的電機體積龐大，不久被電勵磁電機所取代。隨著各種電機迅速發展的需要和電流充磁器的發明，人們對永磁材料的機理、構成和制造技術進行了深入研究，相繼發現了碳鋼、鎢鋼（最大磁能積約2.7 kJ/m3）、鈷鋼（最大磁能積約7.2 kJ/m3）等多種永磁材料。特別是20世紀30年代出現的鋁鎳鈷永磁（最大磁能積可達85 kJ/m3）和50年代出現的鐵氧體永磁（最大磁能積現可達40 kJ/m3），磁性能有了很大提高，各種微型和小型電機又紛紛使用永磁體勵磁。永磁電機的功率小至數毫瓦，大至幾十千瓦，在軍事、工農業生產和日常生活中得到廣泛應用，產量急劇增加。相應地，這段時期在永磁電機的設計理論、計算方法、充磁和制造技術等方面也都取得了突破性進展，形成了以永磁體工作圖圖解法為代表的一套分析研究方法。
但是，鋁鎳鈷永磁的矯頑力偏低（36～160 kA/m），鐵氧體永磁的剩磁密度不高（0.2～0.44 T），限制了它們在電機中的應用范圍。一直到20世紀60年代和80年代，稀土鈷永磁和釹鐵硼永磁（二者統稱稀土永磁）相繼問世，它們的高剩磁密度、高矯頑力、高磁能積和線性退磁曲線的優異磁性能特別適合于制造電機，從而使永磁電機的發展進入一個新的歷史時期。與傳統的電勵磁電機相比，永磁電機，特別是稀土永磁電機具有結構簡單，運行可靠；體積小，質量輕；損耗小，效率高；電機的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優點。因而應用范圍極為廣泛，幾乎遍及航空航天、國防、工農業生產和日常生活的各個領域。下面介紹幾種典型永磁電機的主要特點及其主要應用場合。稀土永磁發電機永磁同步發電機與傳統的發電機相比不需要集電環和電刷裝置，結構簡單，減少了故障率。采用稀土永磁后還可以增大氣隙磁密，并把電機轉速提高到最佳值，提高功率質量比。當代航空、航天用發電機幾乎全部采用稀土永磁發電機。其典型產品為美國通用電氣公司制造的150 kVA 14 極 12 000 r/min～21 000 r/min和100 kVA 60 000 r/min的稀土鈷永磁同步發電機。國內研發的第一臺稀土永磁電機即為3 kW 20 000 r/min的永磁發電機。
永磁發電機也用作大型汽輪發電機的副勵磁機，80年代我國研制成功當時世界容量最大的40 kVA～160 kVA稀土永磁副勵磁機，配備200 MW～600 MW汽輪發電機后大大提高電站運行的可靠性。目前，獨立電源用的內燃機驅動小型發電機、車用永磁發電機、風輪直接驅動的小型永磁風力發電機正在逐步推廣。1 節能稀土永磁電機以消費為主要對象，如紡織和化纖工業用稀土永磁同步電機，石油、采礦，稀土永磁同步電動機在煤礦運輸機械，稀土永磁同步電機驅動各種泵與風機。2 各種稀土永磁電機被各種類型的車輛（汽車，摩托車，火車）使用，稀土永磁電機是zui大的市場。據統計，大約70%的車用稀土永磁電機。豪華轎車，為各種應用的電機已達70多套。由于各種汽車電機的要求是不同的，永磁材料的選擇是不一樣的。馬達磁鐵用于空調、風機、電動車窗，從價格的角度考慮，未來將繼續鐵氧體的優勢。點火線圈、驅動裝置、傳感器，仍然使用Sm-Co燒結磁體。此外，汽車零部件，也是電動汽車不可忽視的，作為一種環保型（EV）和混合動力電動汽車（HEV）。3 稀土永磁電機交流伺服系統一套電子的、高性能的、速度控制系統的機電一體化機械。系統是一個自我控制的永磁同步電機主體。該系統用于數控機床的發展，柔性制造技術；也用于電動汽車，而不是傳統的熱動力車，車輛排放的自由。稀土永磁電機是一種很有發展前途的高技術產業。4 新領域主要是為新的空調和冰箱的小功率稀土永磁同步電機變頻調速系統的支持，用于各種稀土永磁直流微電機的無線電動小工具，稀土永磁無刷直流電動機是功率不同的儀器。這種電機的需求也很大。5 在航空航天應用為優勢的稀土永磁材料，使其在航空發動機應用非常合適。雖然有稀土永磁電機在空氣中的一些應用程序（如發電機電壓和短路保護等），但國內外的專家一致認為，稀土永磁電機是新一代航空發動機的一個重要發展方向。鐵氧體永磁電機，特別是微型永磁直流電動機，由于結構工藝簡單、質量減輕，總成本一般比電勵磁電機低，因而得到了極為廣泛的應用。由于稀土永磁目前價格還比較貴，稀土永磁電機的成本一般比電勵磁電機高，這需要用它的高性能和運行費用的節省來補償。在某些場合，例如計算機磁盤驅動器的音圈電動機，采用釹鐵硼永磁后性能提高，體積質量顯著減小，總成本反而降低。在設計時既需根據具體使用場合和要求，進行性能、價格的比較后決定取舍，又要進行結構工藝的創新和設計優化以降低成本。
來源：
瀏覽：
2601
發布日期：2021-08-09
