永磁电机发展趋势

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1、1・永磁同步电动机概述1.1永磁同步电机的发展趋势利用永磁体作磁势源制造电机已有100多年历史，1831年由巴洛(Barb)发明的世界上第一台电机就是永磁电机。早期的永磁材料磁性能很低，永磁电机很快被电励磁电机所取代。本世纪30年代和50年代，具有高剩磁Br的铝银钻(Al-Nco)和具有较高矫顽力Hc的铁氧体(Ferrite)永磁材料的先后岀現，给永磁屯机帯来了牛机。但AMico的He值很低，易失滋,Ferrite的Br值很小，不能为电机提供高的工作磁密,并且逆变器这样的电力电子装置还没有广泛应用，所以永磁同步电机的应用是非常有限的。近几十年来，随着永磁材料的发展,计算

2、机辅助设计技术的进步，以及控制技术和驱动电路等技术的进步,永磁同步电机(PMSM)的性能有了很大的提高。如今永磁同步电机得到了广泛的应用，因为它貝有维护方使、可控性强、受环境境影响小、电机效率高以及具有高功率因数等诸多优点。永磁同步电机是众多高新技术和高新技术产业的基础，它与电力电子技术和微电子控制技术相结合，可以制造出许多新型的、性能优异的机电-体化产品和装备，代表了21世纪电机发展的方向。1)向高效节能方向发展永磁电机是一种高效节能产品，平均节电率高达10%以上，专用稀土永磁电机可高达15%-20%。根据我国国情，高性能的稀土永磁材料已实现产业化，钱铁硼的产量现已居

3、世界第一位•放铁硼的价格也趋向合理。2)向机电一体化方向发展实现机电一体化的基础，是发展各种机电--体化需用的各种高性能稀士永磁电札如数控机床用伺服电机，计算机用VCM音圈电机等，变频调速稀土永磁同步电机和无刷直流电机是机电一体化的基础.3)向高性能方向发属现代化装备向电机工业提出齐种齐样的高性能要求，如军事装备要求提供给各种高性能信号电机•移动电站、白动化装备用何服系统及电机，航空航天用高性能、高可靠性永磁电机•化纤没备用高调速精度变频调速同步电前机，数控机床、加工中心、机器人用高调速比稀土永磁伺服电机，计算机用高精度摆动电机及主轴电机等。4）向专用屯机方向发展电机所

4、驱动的负载千变方化，如全部采用通用型电动机，在某些情况下，技术经济很不合理。因此国外大力发屋专用电机，专用电机约占总产量的80%,通用电机占20%,而我国恰恰相反,专用电机只占20%,通用型电机占80%。专用电机是根据不同负载特性专门设计的，如油用抽油机专用稀土永磁屯机，节屯率高达20%,这方面的节能潜力很大，电机工作者不仅要研究电机本身,更应当研究所驱动负载的特性,设计出性能先进、运行可靠、价格合理的稀土永磁电机产品。5）向轻型化方向发展航空航天产品，电控车辆、数控机床、计算机、视听产品、医行器械、便携式光机电一体化产品等，都对屯机提出体积小、重量轻的严格要求。永磁同

5、步电动机以其体积小、节能、控制性能好、又容易做成低速直接驱动,消除齿轮減速装置，可通过频率的変化进行调速等优点,在电梯技木上得以开发应用。相信随着电子技术和控制技术的发展，稀土永磁同步电机技术会朝着高效节能、机电一体化、高性能、专用电机轻型化的方向发展并日趋完善。1.2永磁同步电动机的特点永磁同步电动机结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高，和直流电机相比，它没有直流电机的换向器和电刷等缺点。和异步电动机相比，它由于不需要无功励磁电流，因而效率高，功率因数高，力矩惯量比大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好；但它与异步电机相比，也有成本高、起动困难

6、等缺点。和普通同步电动机相比，它省去了励磁装置，简化了结构，提高了效率。永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速或定位控制，因此永磁同步电机矢量控制系统引起了国内外学者的广泛关注。1.3永磁同步电动机的分类永磁同步电动机的转子磁钢的儿何形状不同，使得转子磁场在空间的分布可分为正弦波和梯形波两种。因此，当转子旋转时，在定子上产生的反电动势波形也有两种：一种为正弦波；另一种为梯形波。这样就造成两种同步电动机在原理、模型及控制方法上有所不同，为了区别由它们组成的永磁同步电动机交流调速系统，习惯上又把正弦波永磁同步电动机组成的调速系统称为正弦型永磁同步电

7、动机(PMSM)调速系统；而由梯形波(方波)永磁同步电动机组成的调速系统，在原理和控制方法上与直流电动机系统类似，故称这种系统为无刷直流电动机(BLDCM)调速系统。永磁同步电动机转子磁路结构不同，则电动机的运行特性、控制系统等也不同。根据永磁体在转子上的位置的不同，永磁同步电动机主要可分为：表面式和内置式。在表面式永磁同步电动机中，永磁体通常呈瓦片形，并位于转子铁心的外表面上，这种电机的重要特点是直、交轴的主电感相等；而内置式永磁同步电机的永磁体位于转子内部，永磁体外表面与定子铁心内圆之间有铁磁物质制成的极靴，可以保护永磁体。这种永磁电