稀土永磁体在电机中的应用

稀土永磁体在电机中的应用

信息来源:发布日期2001-07-18 10:53:30

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稀土永磁材料是一种高性能功能材料，这种材料是许多高新技术产业的基础。在电机中用永磁体可使电机产品轻型化、高性能化，与电力电子技术结合，制成速度、转矩可调的机一体化产品。

稀土永磁电机是钕铁硼磁体最大的应用领域，约占磁体总量的70％，计算机硬盘配套的圈电机(VCM)占40％～50％，所以计算机产业是永磁电机的最大用户。

采用稀土永磁电机可以明显减轻电机的重量，如10kW普通发电机，重量为220kg，而稀永磁发电机为92k8。德国西门子研制的1095kW、230rpm六级永磁同步电动机，用于舰船的进，与过去使用的直流电动机相比，体积减少60％左右，总损耗降低20％。

稀土永磁电机高效节能，平均节电率高达10％，某些专用电机节电率高达15％~20％，且价格合理。我国开发的高效节能稀土永磁电动机，在力能指标及价格方面，国外高效电机不能与之相比，在国际市场有极强的竞争力。世界各国都把提高电动机的效率、节约电能作一件大事来抓，特别是美国，1992年美国前总统布什签署批准了能源政策法，按该法令自199710月24日之后，美国大部分一般效率电动机将不再生产，只允许生产高效率电动机，2002年10月后将生产更高效率电动机，2007年10月后将生产技术上达到极限、经济上可行最高效率电动机。

从节能方面考虑稀土永磁电动机是一种较为理想的电动机，市场前景看好。我国每年生各种电动机3600万kW，其中18.5kW以下小型电动机约占50％，而稀土永磁高效节能电机在型电机中节电效果最为显著。稀土永磁电机在信息产业、机电一体化、汽车、摩托车、冶金山设备、风机、水泵、油田设备、纺织机械、家用电器等领域有着广泛应用，其中自起动稀永磁高效节能电动机正在油田抽油机、风机、水泵方面逐步推广应用，并已形成系列化产品。

我国电动机保有量约4亿kW以上，年广3600万kW，年消耗电能占总电量的60％。中风机、水泵配套电动机占总量的55％，年消耗电能占总发电量的40％，而目前风机、水泵产品电能利用率非常低。据国家统计局1989年统计，我国有各种泵类、风机3700多万台，配套装机容量1.1×105MW，实际运行效率不到50％，系统运行效率不到30％，每年浪费电大约200亿kW·h。据电力部门估算，煤炭行业的风机、水泵，50、60年代的老。设备约占1/3，其本身运行效率只有30％～40％，系统运行效率大约为20％，如，用量大的5kW水泵，常要配7.5kW电机，但经常在3kW负载下运行，实测效率只有38％，造成巨大的能源浪费，种电机若采用稀土永磁专用电机，电机成本只增加30％～50％，运行效率可提高到50%～55%，从根本上改变能源浪费状况，如果每年生产300万kW稀土永磁电机，每年可为国家节省电力投资6亿元，节省电费3亿元。

发展稀土永磁电机，在减少进口、增加出口创汇方面，也有着很重要的意义，如，我国每年生产1000万台计算机，为其配套的磁盘驱动器全部依赖进口，或购进零部件在国内组装，旦以美国为首的西方国家对我国进口磁盘驱动器加以限制，我国计算机生产将受到严重影响。如，数控机床，因电机和传动控制系统不合要求而每年进口花费22亿美元以上。

在出口贸易方面意义更为突出。众所周知，每种机械产品都要配备电动机。美国1997就以立法的方式，停止生产一般效率的电动机(与我国大量生产的Y系列电机性能相当)，相加拿大、英国、日本也都效法美国停止生产一般效率的电动机，如果不采取措施，加快发展效节能电动机，我们将很快失去机械产品的国际市场。我国研制的稀土永磁电机价格、性能国际市场上很有竞争力，目前已有一些产品出口。

纵观稀土永磁电机的发展，1821年出现的世界上第一台电机就是永磁电机，但当时所用永磁体的磁能积很低，制成的电机体积庞大而容量很小，不久被电励电机所取代。一直到本纪60年代以后，相继出现了衫钻和钕铁硼稀土永磁材料，具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积优异性能，制成电机后具有高效节能的优越性能。早在1978年法国CEM公司制成了18.5kW以下的高效节能电机，但因当时采用钐钴永磁体成本太高，未能推广。

1983年以前，由于稀土永磁体价格昂贵，研究开发重点是航空、航天用电机和要求高性能而价格不是主要因素的高科技领域。国外的典型产品是美国通用电气公司制造的150kV Al2000～21000rpm稀土钴永磁起动／发电机，国内是沈阳工业大学开发的3kW2000rpm土永磁电机和该校与东方电机厂、

哈尔滨电机厂联合开发的60～75kV A(后扩展至160kV A)稀钴永磁副励磁机与钕铁硼副励磁机。1983年，磁性能更高而价格相对较低的钕铁硼永磁体问世后，国内外研究开发重点转移到工业和民用电机上。国外主要是计算机硬盘驱动器电机，即驱动读写磁头往复运动的卷式直线电动机一音圈电动机(VCM)、数控机床和机器人用的无刷直流电动机以及豪华轿车用起动电机。国内主要是各种高效永磁同步电动机，特别是西北工业大学开发的0.8kW纺织专永磁同步电动机。

近年来，随着稀土永磁材料性能的不断提高，特别是钕铁硼永磁材料的热稳定性、耐腐性的改善和价格的逐步降低以及电力电子器件技术的进一步发展，稀土永磁电机的开发和应进入了一个新阶段，一方面，原有开发的成果在国防、工农业和日常生活等方面得到广泛的用；另一方面，正向大功率化(高转速、高转矩)、高功能化和微型化方向发展，扩展新的电品种和应用领域。目前，稀土永磁电机的单台容量已超过1000kW，最高转速已超过300000rpm，低转速低于0.01rplh，最小电机外径只有0.8mm，长1.2mm。在步进电动机、开关磁阻电动、速同步电动机等特种电机中增加钕铁硼永磁励磁后，其技术经济性能、动态响应特性都有明显改进与提高。

各国的国情不同，稀土永磁材料在电机中的应用情况不尽相同。日本在VCM中的应用量占稀土永磁总用量的50％左右，美国在航空、航天、军工、汽车和机床等领域电机中的用量大，欧洲在数控机床中的应用最多。但稀土磁钢在各种电机中的总用量占稀土永磁总产量的例相差不大，一般为60％～80％。

我国稀土资源丰富，稀土永磁产量居世界首位。但稀土永磁材料产量的2/3用于出口，国内销售的1/3中用于电机的比例很低。今后应以高效高性能永磁电动机作为开发重点，并快实现产业化。

稀土永磁无铁芯电机常见结构、原理及发展现状

稀土永磁无铁芯电机常见结构、原理及发展现状 电机, 济南, 硅钢片, 分类号, 文章 稀土永磁无铁芯电机的常见结构、原理及发展现状 张文昌、于功山、王怀杰 （济南吉美乐电源技术有限公司，山东济南） 摘要：本文阐述了稀土永磁无铁芯电机的结构特点；介绍了稀土永磁无铁心电机的常见结构、原理、控制技术以及推广应用。 关键词：稀土永磁、无铁心电机、结构、原理、控制技术、推广 中图分类号：文献标识码：文章编号： 1引言 稀土永磁无铁心电机是代表电机行业未来发展方向的一种新型特种电机，采用无铁心、无刷、无磁阻尼、稀土永磁发电技术，改变了传统电机使用硅钢片与绕线定子结构，结合自主研发的电子智能变频技术，使电机系统效率提高到96%以上。 2稀土永磁无铁心电机的常见结构及原理 稀土永磁无铁心电机的常见结构有,轴向磁场稀土永磁无铁心盘式电机；HALBAVH阵列的稀土永磁无铁心同步盘式电机；径向磁场稀土永 磁无铁心同步电机；下面将分别逐一介绍。 2.1轴向磁场稀土永磁无铁心盘式电机基本结构及原理 轴向磁场稀土永磁无铁心盘式电机为克服单边磁拉力，减少漏磁，设计为双转子结构的轴向磁场无铁心永磁盘式电机，其结构示意图如图1所示。双转子和单定子构成双气隙；电枢无槽无铁心，由绕组注塑而成；转子有高性能永磁材料与钢板粘接。主磁路从一个极出发，轴向穿过气隙和与之相对的另一极，沿周向经过转子轭部，再穿过相邻的磁极和轴向气隙，最后沿转子轭部闭合，如图2所示。控制器根据位置传感器检测的转子位置信号，触发相应的电子开关元件，给电枢供电。径向通电导体在轴向磁场的作用下产生切向电磁力，驱动转子旋转。分析表明，采用双边磁体结构，气隙磁密比单边磁体结构高出10%左右，并且可改善极面下磁密分布的均匀性。也就是说双转子结构可以更充分地利用永磁材料，这有利于提高电机性能、降低成本和缩小体积。此外，转子旋转时磁极具有风扇的作用，有利于 电机散热。 图1电机结构示意图图2主磁路示意图 2.2稀土永磁无铁心同步盘式电机HALBAVH阵列的工作原理和特点 HALBAVH阵列的稀土永磁无铁心同步盘式电机结构与轴向磁场稀土永磁无铁心盘式电机结构一致，只是永磁体的排列采用Halbach阵列的 形式。 由电机设计原理可知，提高磁负荷既增加电机气隙的磁通密度，可以减小电机体积、提高功率密度。对于永磁电机来说，提高气隙磁密的方法有两种，一是尽可能选用剩磁高的永磁材料，二是改变磁钢排列方式。在价格和性能等因素制约下，后一种方式在磁钢设计中常 被应用。 对于永磁同步电机来说，采用常规磁体结构时不能得到理想的气隙磁密分布，只有通过电动机绕组的短距和分布来获得需要的正弦波分 布的电势，这无疑又降低了电机的功率密度和转矩密度。 Halbach阵列是一种新型的永磁体排列方式，特别适用于永磁体表面安装的转子结构。永磁体采用Halbach阵列排列方式后，最显著的特点是气隙磁通增强，同时转子轭部磁通减小，并得到正弦波形分布的气隙磁场。这些对减小电机体积和提高电机功率密度十分有利。Halbach阵列打破了传统的径向、切向磁钢排列方式。它的概念是使磁化矢量的方向作为沿着阵列距离的函数连续旋转。即：每两个相邻

稀土永磁电机在航空上的应用

稀土永磁电机在航空上的应用 一、稀土永磁电机在航空上的应用特点 随着稀土永磁材料、电力电子、微电子、微机、新型控制理论及电机理论的进步，稀土永磁电机的技术发展十分迅速，在航空领域显示出广泛的应用前景和强大的生命力。 稀土永磁电机在航空上的应用具有以下特点： 1、由于稀土永磁材料的高磁能积，使得电机可明显降低重量、减小体积。航空用电机对其体积、重量有极为严格的要求。现代航空飞行器中，每1 kg 设备重量大约需要15～30 kg 的附加重量来支持。 2、稀土永磁材料的矫顽力Hc 高，剩磁Br 大，因而可产生很大的气隙磁通，大大缩小永磁转子的外径，从而减小转子的转动惯量，降低时间常数，改善电机的动态特性。 3、气隙宽度可以选取较大值，这样可以减小由于齿槽效应引起的力矩波动，也可抑制电枢反应对力矩波动的影响。电枢反应对稀土永磁体的去磁作用较小，更适合突然反转、堵转驱动等特殊性能要求。 4、使用无刷直流电动机还具有以下显著特点： 使用寿命长。目前飞机上大量使用有刷直流电动机，寿命只几百小时。随着航空技术的不断发展，各航空电机生产厂都面临延长产品寿命的技术压力。当寿命要求提高到1000 至2000 小时时，有刷直流电动机的自身特点已无法满足要求。无刷直流电动机无电刷和换向器，可以大幅度提高寿命指标。 适宜于高速运行。转速越高，电机体积重量可以做得越小。但有刷直流电机由于机械换向的限制，转速很难在现有基础上进一步提高。无刷直流电机在轴承允许的条件下，转速可成倍增加。 可靠性高。高空换向火化加大，影响可靠性，不利于电磁兼容；高空电刷磨损加剧，碳粉影响绝缘性能，减少电机寿命。无刷直流电机则不存在这些问题。 散热容易。无刷直流电机的主要发热源在定子上，自然散热条件好。同时可以方便地在定子壳体中进行油冷或水冷，特别是循油或喷油冷却可以极大地提高电机的功率密度。这对于有刷直流电动机是十分危险的。 余度控制方便。无刷直流电机的可靠性薄弱环节在控制器和电机绕组上，多余度控制方法灵活。有刷直流电动机的薄弱环节在换向，较难实现单轴输出的余度控制。 稀土永磁材料的内禀矫顽力高，磁场定向性好，因而容易实现在气隙中建立近似于矩形波的磁场，实现方波驱动，提高电机的出力。 由于稀土永磁电机具有上述一系列优点，因而非常适合于对性能、体积、重量要求特殊的航空领域；特别是稀土永磁无刷直流电机，被认为是航空领域最有发展前景的电机。 二、稀土永磁电机在航空上的应用现状 在发达国家，稀土永磁电机在航空上的应用已较为广泛，国内相对滞后，到目前为止只有少量新型号飞机得到应用。 稀土永磁电机在飞机上的主要应用对象为各种各样的电力作动系统。电力作动系统是以电动机为执行元件的驱动系统，广泛应用于飞机的飞控系统、环境控制系统、刹车系统、燃油和起动系统等。 飞机上采用的作动系统有液压、电力、气压和机械4种。其中液压作动系统使用最为广泛；但目前正在大力发展和最有前途的作动系统是电力作动系统。随着稀土永磁材料、大功率半导器件和微处理器的发展，电力作动系统已发展到与液压作动系统相竞争的地步。 (1)飞控系统 飞控系统用的电力作动系统又叫功率电传作动器，主要用于翼面和方向舵的操作。主要分为电动液压作动器和机电作动器。 70 年代中期，美国直升机的液压系统在重要的国际事件中频频出现故障，促使他们对稀土永磁电动舵机进行研究开发。美国通用电气公司、维克斯公司和HR得克斯特朗公司为下一代飞行控制舵面研制的电动液压作动器采用了钕铁硼永磁无刷直流电机技术。研制的机电作动器采用了高压直流稀土永磁无刷直流电机技术和脉宽调制式功率变换器技术。 电机控制器接收飞机上飞控计算机发出的控制指令，经过三通道舵回路系统伺服放大器的信号处理、综合与放大，进而驱动系统相应舵机的输出转角来操纵飞机的舵及副翼的舵面偏转，从而改变飞机的姿态和航向，实现飞控系统对飞机飞行的自动控制。 (2)电动环境控制系统 电动环境控制系统采用机电作动技术，其特点是采用大功率、高转速的变速驱动电动机。美国从1982 年开始发展电动蒸汽循环式环境控制系统，并在 P-3 反潜飞机上进行试验。该系统采用30000~70000 r／min 的变速高压直流稀土永磁无刷直流电机来驱动压气机。该钐钴永磁电动机在45000 r／min 时输出34.3 kW 的功率。 国内也已研制出电动环境控制系统电动活门稀土永磁无刷直流电动机，直接采用电机所具有的霍尔转子位置传感器输出信号间接测量电机转速，实现电机在大范围变负载状态下的高精度稳速，而不需要单纯的速度传感器，解决了原直流有刷电励磁串激电机驱动电动活门时的时间控制精度问题。 (3)空中制氧系统

稀土永磁电机技术发展趋势分析

稀土永磁电机技术发展趋势分析 稀土永磁同步电机的开发与应用扩大了永磁同步电动机在各个行业的应用，稀土永磁电机最显著的性能特点是轻型化、高性能化、高效节能。高性能稀土永磁电机是许多新技术、高技术产业的基础。它与电力电子技术和微电子控制技术相结合，可以制造出各种性能优异的机电一体化产品，如数控机床，加工中心，柔性生产线，机器人，电动车，高性能家用电器，计算机等等。随着稀土永磁电机技术的不断发展其行业逐渐呈现以下发展趋势。 向高效节能方向发展 稀土永磁电机又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％。 电动机的节能分两个方面。一方面是改革异步电动机的结构，提高效率和其他性能，异步电动机以其结构简单、价格便宜、适应各种工况条件等优点被广泛应用于工业生产各个领域。其次是发展永磁同步电动机，可以取得更高的节电效果。 国外提高电动机效率的主要途径，是通过对异步电动机的优化设计，增加铜、铝、电工钢板等有效材料用量，降低绕组损耗和铁耗；采用较好的磁性材料和工艺，以降低铁耗：合理设计通风结构和选用高性能轴承，降低机械损耗；通过改进设计和工艺，降低杂散损耗，国外己开发出高效异步电机。根据我国国情，高性能的稀土永磁材料已实现产业化，钕铁硼的产量现已居世界第一位，钕铁硼的价格也趋向合

理。所以发展永磁同步电动机是新世纪电机工业技术发展趋势之一。向机电一体化方向发展 要提升传统机电产品的水平，必须紧紧抓住机电一体化这个环节。实现机电一体化的基础，是发展各种机电一体化需用的各种高性能稀土永磁电机，如数控机床用伺服电机，计算机用VCM音圈电机。一台60把刀加工中心，要配备30台伺服电机。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。 向高性能方向发展 现代化装备向电机工业提出各种各样的高性能要求，如军事装备要求提供给各种高性能信号电机，移动电站，自动化装备用伺服系统及电机，航空航天用高性能、高可靠性永磁电机，化纤设备用高调速精度变频调速同步电动机，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等。 向专用电机方向发展 电机所驱动的负载千变万化，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。因此国外大力发展专用电机，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没计的，如油田用抽油机专用稀土永磁电机，节电率高达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。

(整理)永磁同步电动机的应用.

一、 概述 众所周知，直流电动机有优良的控制性能，其机械特性和调速特性均为平行的直线，这是各类交流电动机所没有的特性。此外，直流电动机还有起动转矩大、效率高、调速方便、动态特性好等特点。优良的控制特性使直流电动机在70年代前的很长时间里，在有调速、控制要求的场合，几乎成了唯一的选择。但是，直流电动机的结构复杂，其定子上有激磁绕组产生主磁场，对功率较大的直流电动机常常还装有换向极，以改善电机的换向性能。直流电机的转子上安放电枢绕组和换向器，直流电源通过电刷和换向器将直流电送入电枢绕组并转换成电枢绕组中的交变电流，即进行机械式电流换向。复杂的结构限制了直流电动机体积和重量的进一步减小，尤其是电刷和换向器的滑动接触造成了机械磨损和火花，使直流电动机的故障多、可靠性低、寿命短、保养维护工作量大。换向火花既造成了换向器的电腐蚀，还是一个无线电干扰源，会对周围的电器设备带来有害的影响。电机的容量越大、转速越高，问题就越严重。所以，普通直流电动机的电刷和换向器限制了直流电动机向高速度、大容量的发展。 在交流电网上，人们还广泛使用着交流异步电动机来拖动工作机械。交流异步电动机具有结构简单，工作可靠、寿命长、成本低，保养维护简便。但是，与直流电动机相比，它调速性能差，起动转矩小，过载能力和效率低。其旋转磁场的产生需从电网吸取无功功率，故功率因素低，轻载时尤甚，这大增加了线路和电网的损耗。长期以来，在不要求调速的场合，例如风机、水泵、普通机床的驱动中，异步电动机占有主导地位，当然这类拖动中，无形中损失了大量电能。 过去的电力拖动中，很少彩同步电动机，其主要原因是同步电动机不能在电网电压下自行起动，静止的转子磁极在旋转磁场的作用下，平均转矩为零。人们亦知道变频电源可解决同步电动机的起动和调速问题，但在70年代以前，变频电源是可想而不可得的设备。所以，过去的电力拖动中，很少看到用同步电动机作原动机。在大功率范围内，偶尔也有同步电动机运行的例子，但它往往是用来改善大企业的电网功率因数。 自70年代以来，科学技术的发展极大地推动了同步电动机的发展和应用，主要的原因有： 1、高性能永磁材料的发展 永磁材料近年来的开发很快，现有铝镍钴、铁氧体和稀土永磁体三大类。稀土永磁体又有第一代钐钴1：5，第二代钐钴2：17和第三钕铁硼。铝镍钴是本世纪三十年代研制成功的永磁材料，虽其具有剩磁感应强度高，热稳定性好等优点，但它矫顽力低，抗退磁能力差，而且要用贵重的金属钴，成本高，这些不足大大限制了它在电机中的应用。铁氧体磁体是本世纪五十年代初开发的永磁材料，其最大的特点是价格低廉，有较高的矫顽力，其不足是剩磁感应强度和磁能积都较低。钐钴稀土永磁材料在六十年代中期问世，它具有铝镍钴一样高的剩磁感应强度，矫顽力比铁氧体高，但钐稀土材料价格较高。80年代初钕铁硼稀土永磁材料的出现，它具有高的剩磁感应强度，高的矫顽力，高的磁能积，这些特点特别适合在电机中使用。它们不足是温度系数大，居里点低，容易氧化生锈而需涂复处理。经过这几年的不断改进提高，这些缺点大多已经克服，现钕铁硼永磁材料最高的工作温度已可达180℃，一般也可达150℃，已足以满足绝大多数电机的使用要求。表1是各种永磁材料性能比较。 表1各种永磁材料的性能比较 永磁材料剩磁（T）Br(T) 矫顽力HcB(KA/m) 内禀矫顽力Hcj(KA/m) 最大磁能积(BH)m（KJ/m3）剩磁可逆温度系数αB(%C) 居里温度Tc8(C) 中等水平钕铁硼`` 1.26 967 955 310 -0.12 350 较高水平的钐钴1.00 746 766 210 -0.03 850

永磁直流电机性能参数

ZYT直流永磁电机 概述 ZYT直流永磁电机采用铁氧体永磁磁铁作为激磁,系封闭自冷式。作为小功率直流马达可以用在各种驱动装置中做驱动元件。 产品说明 (1)产品特点:直流电动机的调速范围宽广,调速特性平滑;直流电动机过载能力较强,热动与制动转矩较大;由于存在换向器,其制造复杂,价格较高。 (2)使用条件:海拔≤4000m;环境温度:-25℃—+40℃;相对湿度≤90%(+25℃时);允许温升,不超过75K。 型号说明 90ZYT08/H1 1、90位置表示机座号。用55、70、90、110与130表示。其相应机座号外径为55mm、70mm、90mm、110mm与130mm。 2、ZYT表示直流永磁马达。 3、08位置表示铁芯长度。其中01-49为短铁芯,51-99为长铁芯与101-149为超长铁芯。 4、H1位置为派生结构。其代号用H1、H2、H3……。 安装形式 1、A1表示单轴伸底脚安装,AA1表示双轴伸底脚安装。 2、A3表示单轴伸法兰安装,AA3表示双轴伸法兰安装。 3、A5表示单轴伸机壳外圆安装,AA5表示双轴伸机壳外圆安装。 使用条件 1、海拔不超过4000米。 2、环境温度:-25度到40度。 3、相对温度:小于等于95度。 4、在海拔不超过1000米时,不超过75K、 技术参数 以下数值为参考使用,在实际生产时可以根据客户要求调整。 1、型号55ZYZT01-55ZYZ10:转矩55、7-63、7(毫牛米),速度3000-6000(r/min), 功率20-35(W), 电压24-110(V),电流1、5-3、2(A)与允许逆转速度差150-300(r/min)、

详解稀土永磁电机以及稀土永磁电机应用

详解稀土永磁电机以及稀土永磁电机应用 稀土永磁电机是70年代初期出现的一种新型永磁电机，由于稀土永磁体的高磁能积和高矫顽力（特别是高内禀矫顽力），使得稀土永磁电机具有体积小、重量轻、效率高、特性好等一系列优点，广泛应用在航空、航天、航海及工业与民用方向。 稀土永磁电机的发展历史 电机是一种机械能、电能相互转换的机械。这个转换过程离不开电机的励磁结构。电机的励磁结构有两种：一种是电流励磁，即依靠铜线圈绕组通过电流来励磁，类似电磁铁产生磁场，磁场的大小取决于绕组的匝数和励磁电流的大小。再一种就是永磁励磁，即通过永磁体提供磁场，磁场的大小取决于永磁体本身磁性能的高低和所用磁体的体积。 采用永磁励磁的电机就是永磁电机。电流励磁的很大局限性就是线圈发热量大，电机温升高，需要较大的绕组空间，同时还存在较大的铜损等，使得电机的效率和比功率低。而永磁励磁，只要永磁体的磁性能高就不存在以上局限，而且结构简单、维护方便，特别对一些有特殊要求(超高转速、超高灵敏度)和特殊环境(防爆等)使用的电机，永磁励磁比电流励磁有突出的优点f2 。因此，在励磁结构方面，随着永磁材料性能的不断提高，新型永磁材料的不断出现，永磁励磁结构将逐步取代传统的电流线圈励磁结构。永磁电机的发展和永磁材料的发展息息相关，新型永磁材料的出现必将大力促进永磁电机的快速发展。 世界上第一台电机就是永磁电机，所以利用永磁体来制造电机已有很悠久的历史。由于当时永磁材料的磁性能低，制成的电机非常笨重，即被电励磁电机所取代。1940年代以后，具有较高剩磁的铝镍钴和具有较高矫顽力的铁氧体永磁材料相继出现，永磁电机又获得生机，在微特电机领城里占有重要位置。但铝镍钴永磁矫顽力较低、易退磁，铁氧体永磁的剩磁较低，使用范围受到一定限制。 至六十年代后期第一代稀土永磁合金(SmCo5)和七十年代第二代稀土永磁合金(Sm2Co17) 的出现，虽然原料钐与钴价格昂贵，但磁体磁性能好，使永磁电机有了较大的发展。八十年代钕铁硼稀土永磁问世，1983年被列为世界十大重要科技成果，举世瞩目。由于钕资源丰富，以廉价的铁取代昂贵的钴，价格相对低廉，钕铁硼稀土永磁磁性能好，极大地推动了永磁电机的开发。稀土永磁磁性能优异，兼有铝镍钴和铁氧体永磁的优点，具有很高的剩磁和矫顽力，以及很大的磁能积。稀土永磁的最大磁能积比铝镍钴的大5～8倍；比铁氧体的大1O～15倍；在同样的有效体积条件下，比电励磁的大5～8倍，仅次于超导励磁。且退磁曲线几乎是一条直线，回复曲线与退磁曲线基本重合，抗退磁能力强，热稳定性好(钐钴永磁)，用于电机，可使电机体积缩小，重量减轻，输出功率大，效率显着提高，

2018年中国永磁电机行业发展现状分析

2018年中国永磁电机行业发展现状分析2018年中国永磁电机行业发展现状分析。导读：永磁电机采用永磁体生成电机的磁场，无需励磁线圈也无需励磁电流，效率高结构简单，是很好的节能电机，随着高性能永磁材料的问世和控制技术的迅速发展，永磁电机的应用将会变得更为广泛。 永磁电机采用永磁体生成电机的磁场，无需励磁线圈也无需励磁电流，效率高结构简单，是很好的节能电机，随着高性能永磁材料的问世和控制技术的迅速发展，永磁电机的应用将会变得更为广泛。 全球市场：发达国家掌握永磁电机高端技术，日本引领高档精密永磁电机技术发展 日本、德国、美国、英国、瑞士、瑞典等国家知名品牌公司凭借其数十年的永磁电机生产制造经验和关键工艺技术，仍然影响着世界永磁电机的发展，掌控者大部分高档、精密、新型永磁电机的技术和产品。尤其日本凭借精密加工技术在中小电机具有较大优势，代表世界先进水平，引领着高档精密永磁电机的技术发展。

日本的永磁电机制造厂商由于掌握高端的技术而在国际永磁电机市场上占据重要地位，它们处于市场的最高端位置，拥有行业最顶尖的技术和产品。日本在电子控制以及生产工艺上的领先地位，无论在生产上还是技术上都是微电机设备的领先国家之一。 日本在永磁电机高效率化、静音化、工业伺服用永磁电机高性能化诸方面进行了大量研发工作，因此在技术上具有很大的优势，生产出来的微电机设备具有高控制精度、低功耗、长寿命和低成本小尺寸等竞争优势，并且在技术的行列也走在世界的前沿，占据了世界高档永磁电机的大部分市场。 除了日本外，美国永磁电机也处于全球领先水平。美国的永磁电机行业发展主要着重于军用微电机方面，美国军用微电机的科研和产品水平处于世界领先地位，西方国家军事装备和电子装置中应用的各类微电机绝大部分由美国几个主要厂商供应，微电机美军标准已成为国际标准。美国永磁电机市场上的主要品牌有parker电机、美国bodine电机、美国太平洋电机、美国LEESON电机等。 全球经济随着信息技术的快速发展，各国先后已进入工业自动化、办公自动化、家庭现代化、农业现代化及军事武器装备现代化的技术阶段和普及阶段。永磁电机作为这些技术和系统中重要的基础元件，伴随着永磁电机的应用领域越来越广，其需求量不断增加。 随着新能源汽车、智能家居等领域的快速发展，加大对永磁电机的需求，全球永磁电机的销量不断增长。随着现代化水平的发展，全球永磁电机行业发展前景较为乐观。 应用市场：永磁电机下游市场需求不断增长，永磁电机应用前景大 2018年1月18日，在西北油田TK887和TK883井，供电管理中心和采油三厂技术人员对替代异步电机的永磁同步电机进行了测试。测试表明，较异步电机相比，永磁电机的功率因数提高了2倍以上，运行电流下降近50%。经计算仅TK887一口井，一年可节约电量1万度

稀土永磁电机发展综述

稀土永磁电机发展综述 发布日期：2012-10-12 浏览次数：691 核心提示：1引言电机是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换的电磁装置。为在电机内建立进行机电能量转换所必需的气隙磁场，可以有两种方法 1 引言 电机是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换的电磁装置。为在电机内建立进行机电能量转换所必需的气隙磁场，可以有两种方法。一种是在电机绕组内通电流产生，既需要有专门的绕组和相应的装置，又需要不断供给能量以维持电流流动，例如普通的直流电机和同步电机；另一种是由永磁体来产生磁场，既可简化电机结构，又可节约能量，这就是永磁电机。 2 永磁电机的发展概况 永磁电机的发展同永磁材料的发展密切相关。我国是世界上最早发现永磁材料的磁特性并把它应用于实践的国家，两千多年前，我国利用永磁材料的磁特性制成了指南针，在航海、军事等领域发挥了巨大的作用，成为我国古代四大发明之一。 19世纪20年代出现的世界上第一台电机就是由永磁体产生励磁磁场的永磁电机。但当时所用的永磁材料是天然磁铁矿石（Fe3O4），磁能密度很低，用它制成的电机体积庞大，不久被电励磁电机所取代。 随着各种电机迅速发展的需要和电流充磁器的发明，人们对永磁材料的机理、构成和制造技术进行了深入研究，相继发现了碳钢、钨钢（最大磁能积约2.7 kJ/m3）、钴钢（最大磁能积约7.2 kJ/m3）等多种永磁材料。特别是20世纪30年代出现的铝镍钴永磁（最大磁能积可达85 kJ/m3）和50年代出现的铁氧体永磁（最大磁能积现可达40 kJ/m3），磁性能有了很大提高，各种微型和小型电机又纷纷使用永磁体励磁。永磁电机的功率小至数毫瓦，大至几十千瓦，在军事、工农业生产和日常生活中得到广泛应用，产量急剧增加。相应地，这段时期在永磁电机的设计理论、计算方法、充磁和制造技术等方面也都取得了突破性进展，形成了以永磁体工作图图解法为代表的一套分析研究方法。 但是，铝镍钴永磁的矫顽力偏低（36～160 kA/m），铁氧体永磁的剩磁密度不高（0. 2～0.44 T），限制了它们在电机中的应用范围。一直到20世纪60年代和80年代，稀土钴永磁和钕铁硼永磁（二者统称稀土永磁）相继问世，它们的高剩磁密度、高矫顽力、高磁能积和线性退磁曲线的优异磁性能特别适合于制造电机，从而使永磁电机的发展进入一个新的历史时期。 稀土永磁材料的发展大致分为三个阶段。1967年美国K.J.Strnat教授发现的钐钴永磁为第一代稀土永磁，其化学式可表示成RCo5，简称1:5型稀土永磁，产品的最大磁能积超过199 kJ/m3(25MG·Oe)。1973年又出现了磁性能更好的第二代稀土永磁，其化学式为R2Co17，，简称2:17型稀土永磁，产品的最大磁能积达到258.6 kJ/m3(32. 5MG·Oe)。1983年日本住友特种金属公司和美国通用汽车公司各自研制成功钕铁硼（NdFeB）永磁，称为第三代稀土永磁。由于钕铁硼永磁的磁性能高于其他永磁材料，价格又低于稀土钴永磁材料，在稀土矿中钕的含量是钐的十几倍，而且不含战略物质——钴，因而引起了国内外磁学界和电机界的极大关注，纷纷投入大量人力物力进行研究开发。目前正在研究新的更高性能的永磁材料，如钐铁氮永磁、纳米复合稀土永磁等，希望能有新的更大的突破。 与此相对应，稀土永磁电机的研究和开发大致可以分成三个阶段。

永磁同步电动机的应用前景

一、概述 众所周知，直流电动机有优良的控制性能，其机械特性和调速特性均为平行的直线，这是各类交流电动机所没有的特性。此外，直流电动机还有起动转矩大、效率高、调速方便、动态特性好等特点。优良的控制特性使直流电动机在70年代前的很长时间里，在有调速、控制要求的场合，几乎成了唯一的选择。但是，直流电动机的结构复杂，其定子上有激磁绕组产生主磁场，对功率较大的直流电动机常常还装有换向极，以改善电机的换向性能。直流电机的转子上安放电枢绕组和换向器，直流电源通过电刷和换向器将直流电送入电枢绕组并转换成电枢绕组中的交变电流，即进行机械式电流换向。复杂的结构限制了直流电动机体积和重量的进一步减小，尤其是电刷和换向器的滑动接触造成了机械磨损和火花，使直流电动机的故障多、可靠性低、寿命短、保养维护工作量大。换向火花既造成了换向器的电腐蚀，还是一个无线电干扰源，会对周围的电器设备带来有害的影响。电机的容量越大、转速越高，问题就越严重。所以，普通直流电动机的电刷和换向器限制了直流电动机向高速度、大容量的发展。 在交流电网上，人们还广泛使用着交流异步电动机来拖动工作机械。交流异步电动机具有结构简单，工作可靠、寿命长、成本低，保养维护简便。但是，与直流电动机相比，它调速性能差，起动转矩小，过载能力和效率低。其旋转磁场的产生需从电网吸取无功功率，故功率因素低，轻载时尤甚，这大增加了线路和电网的损耗。长期以来，在不要求调速的场合，例如风机、水泵、普通机床的驱动中，异步电动机占有主导地位，当然这类拖动中，无形中损失了大量电能。 过去的电力拖动中，很少彩同步电动机，其主要原因是同步电动机不能在电网电压下自行起动，静止的转子磁极在旋转磁场的作用下，平均转矩为零。人们亦知道变频电源可解决同步电动机的起动和调速问题，但在70年代以前，变频电源是可想而不可得的设备。所以，过去的电力拖动中，很少看到用同步电动机作原动机。在大功率范围内，偶尔也有同步电动机运行的例子，但它往往是用来改善大企业的电网功率因数。 自70年代以来，科学技术的发展极大地推动了同步电动机的发展和应用，主要的原因有：1、高性能永磁材料的发展 永磁材料近年来的开发很快，现有铝镍钴、铁氧体和稀土永磁体三大类。稀土永磁体又有第一代钐钴1：5，第二代钐钴2：17和第三钕铁硼。铝镍钴是本世纪三十年代研制成功的永磁材料，虽其具有剩磁感应强度高，热稳定性好等优点，但它矫顽力低，抗退磁能力差，而且要用贵重的金属钴，成本高，这些不足大大限制了它在电机中的应用。铁氧体磁体是本世纪五十年代初开发的永磁材料，其最大的特点是价格低廉，有较高的矫顽力，其不足是剩磁感应强度和磁能积都较低。钐钴稀土永磁材料在六十年代中期问世，它具有铝镍钴一样高的剩磁感应强度，矫顽力比铁氧体高，但钐稀土材料价格较高。80年代初钕铁硼稀土永磁材料的出现，它具有高的剩磁感应强度，高的矫顽力，高的磁能积，这些特点特别适合在电机中使用。它们不足是温度系数大，居里点低，容易氧化生锈而需涂复处理。经过这几年的不断改

稀土永磁电机发展与应用_陈进华

SILICON VALLEY 2015年第3期总第171期 电机是以磁场为媒介进行机械能和电能转换的电磁装置，在转换过程中离不开电机的励磁结构。通常电机有两种励磁结构：一种是采用专门的绕组励磁装置提供电流励磁；另一种是通过预先磁化的永磁体来提供永久性励磁[1]。 1 稀土永磁电机发展历史 中国钕铁硼磁体产业在1985年前后开始量产，在过去的20多年中，中国的钕铁硼磁体产业有了长足的进步，取得了世界瞩目的成绩，世界钕铁硼磁体的生产中心已经转移到了中国，主要集中在山西太原地区、京津地区、宁波地区等，相应国内生产钕铁硼磁体企业有200余家，其中上千吨的企业有宁波科宁达公司、宁波韵升公司、山西永生、山西永磁、中科三环、东阳磁性企业集团、安泰科技等[6]。 与稀土材料发展相对应，稀土永磁电机的发展大致也可以分成三个阶段。 1）20世纪60-70年代，发展的重点主要集中在国防、航空等高要求标准领域，其价格不是主要考虑因素。 2）进入80年代，尤其是出现了性价比高的钕铁硼永磁后，研发重点逐渐转移到工业和民用上以取代传统的电励磁电机。 3）进入90年代后，随着电力电子器件及驱动控制技术的发展以及钕铁硼永磁材料的性能不断完善，使得永磁电机的应用得到了进一步的发展。 2 稀土永磁电机优势 目前永磁电机广泛应用于各个领域，结构、产品灵活多变。归纳起来，永磁电机与常用的异步电机、同步电机相比具有以下优点： 1）体积小。稀土永磁材料高剩磁密及高矫顽力，使得其磁能积很高，磁能积为铝镍钴的3～5倍，是铁氧体的8～10倍，因此很容易实现电机磁路系统的小型化、轻量化。 2）高效率。通常情况下，永磁电机很容易做到高效率，主要原因包括：气隙磁密更大，体积更小，使得绕组也相应减少，从而一是由于磁路系统的小型化，绕组亦趋小，从而降低了电机的铁芯损耗和铜耗。 3）功率因数高。本身永磁电机省去了励磁绕组，减少了无功分量，另外可以通过合理设计永磁体反电动势，使得电机的功率因数接近于1。这样可以降低驱动器的容量。 4）力能指标好。常规异步电机在额定负载下效率及功率因数较大，力能指标较好，但在轻载条件下提供的励磁磁场变化不大，使得功率因数下降很快，导致效率亦下降，使得力能指标变差，而永磁电机由于绕组无需提供励磁电流，使得其功率因数在低负荷下变化不大，效率也较高。 5）温升低。由于同功率情况下铜耗和铁心损耗都降低，使得永磁电机的温升降低。 6）可大气隙化，便于构成新型磁路。气隙是机电能量转换的媒介，气隙的变化，很大程度上影响电机的性能，尤其是异步电机。但对于永磁电机，由于永磁体的高性能，气隙的变化对电机性能的影响相对较弱，这样在设计永磁电机的结构类型可以多样化，形状尺寸可以灵活多样。 3 主要应用领域 稀土永磁电机在主要应用在以下领域： 1）航空航天领域：国防、航空航天领域中对电机的体积、性能有相当高的要求，而且价格不是其主要考虑因素，因此永磁电机是其最有代表性的一个应用领域。比如通用电气公司制造的150kVA，100kVA的高速大功率稀土永磁电机。 2）装备制造领域：近年来永磁电机在装备制造领域的运行控制中扮演了十分重要的角色，交流永磁同步直线电机、力矩电机省去中间传动机构可以实现直接驱动，可以实现运动模块的超高速和超高精度控制，在高端数控机床中得到广泛的应用。 3）家用电器领域：随着生活品质的提高，人们对家用电器的质量要求越来越高，高效节能、低噪音的变频驱动的永磁电机逐渐被大家所接受，尤其是变频空调。将来将逐渐在洗衣机、电动工具、电风扇等行业发展。 4）电梯领域：传统的电梯所用的曳引机是采用异步电动机+变频系统+齿轮减速机构实现的，增加了系统的复杂性和降低了可靠性，而且传动效率低。采用低速大转矩永磁同步电动机调速系统，其省去重点传动装置，控制性比以前更好更可靠、而且可以实现无机房节省了空间。许多电梯制造商现已采用永磁同步电动机驱动无齿轮曳引机，效率高达90%以上，比交流异步电动机和减速箱结构系统节能30%以上。 5）风机水泵领域：该领域一直是耗电大户，过去都是通过异步电机加上节流阀实现调节风量流量，效率很低，“大马拉小车”的问题较为严重。改用稀土永磁电机+变频调速之后，其效率和功率因数都得到了极大的改善。 6）能源领域：目前，在一些发电场合如海洋波浪发电、风力发电、一些小型水力发电和内燃直线发电逐步发展并推广应用永磁发电机，特别是在偏远地区、山区等不方便接入电网地区需要大量小型发电机。根据世界风能协会（WWEA）统计，在过去十年中世界风电装机容量每三年翻一番，预计到2020年其装机容量大约达到1900000MW[9]。 4 稀土永磁电机发展前景 1）向高性能方向发展。 中国将来发展是由制造向创造、向智造方向发展，而这核心是需要装备制造业的提升，因此对电机产品提出了更高性能 稀土永磁电机发展与应用 陈进华 （中国科学院宁波材料技术与工程研究所，浙江宁波 315201） 摘 要 介绍了稀土永磁电机的发展历史，重点阐述其与常规电机相比的优势及主要应用领域，最后展望其发展应用 前景。 关键词 稀土永磁；电机；发展；永磁电机 中图分类号：TM351 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）03-0073-02 73 硅谷

永磁直驱电机在球磨机上的应用

永磁直驱电机在球磨机上的应用 发表时间：2018-10-23T15:31:30.197Z 来源：《防护工程》2018年第12期作者：崔建林葛新勇 [导读] 对很多磨机来说已经不再需要破碎功能，磨机的有效功耗只有6%左右，其余能量全部以热能形式浪费。很少有人去研究球磨转速对磨机功耗的影响，永磁直驱电机可以随时改变磨机运行速度，便于研究磨机转速对功耗的影响。 崔建林葛新勇 天津冀东水泥有限公司天津 308501 随着粉磨技术的不断进步，近几年新上项目的水泥磨基本都是立磨系统，现有水泥球磨机都是10年以前的产品。水泥磨实际转速都是根据经验公式计算得出水泥磨理论适宜转速，再根据磨机规格、研磨体种类、衬板形式、填充率等确定的，当初充分考虑了磨机的破碎功能和研磨功能，磨机转速生产出来就不再变动。但现实情况是，随着近几年在预粉磨方面的改进，人们基本上都在研究怎样降低入磨粒度，随着入磨物料粒度大幅降低，对很多磨机来说已经不再需要破碎功能，磨机的有效功耗只有6%左右，其余能量全部以热能形式浪费。很少有人去研究球磨转速对磨机功耗的影响，永磁直驱电机可以随时改变磨机运行速度，便于研究磨机转速对功耗的影响。 我公司二线水泥磨（电机功率2500KW，减速机型号JS1300，磨机规格φ4.2×10m，额定转速15.75rpm）在2017年2月份改造为永磁直驱电机，本文就永磁直驱电机方案、安装调试、能耗对比和优缺点情况进行总结分享。 一、改造技术方案 1.1 方案 水泥磨直驱系统改造是原驱动系统中减速机及其润滑油站、异步电动机及其水电组柜、润滑油站、冷却风机全部取消，原设备安装基础按照永磁电动机安装基础进行处理，永磁直驱电动机使用原膜片联轴器与水泥磨相连接，直接驱动水泥磨。 图1 直驱系统与传统驱动系统的结构对比 1.2原理及构成 永磁直驱电机系统包括永磁电机和变频器。永磁电机为低速低频电机，额定转速15.75rpm，额定频率15.75Hz，可以在额定转速的±10%长期运行。启动方式为变频启动；电机定子为贴壁结构，整体浸漆；电机转子为永磁结构，电机结构简单，性能更可靠；电机采用机壳强制水冷，可保证电机内部清洁，提高电机寿命。水冷管路规格DN100，循环水流量控制在50t/h。 变频器采用高高结构，为永磁电动机的低频电源，并使直驱系统具有软启动和调速功能。变频器考虑裕量选用输出功率为2800kW、单元规格为350A的规格，并具备1.3倍过载能力。变频器本身有现场、中控两种控制方式。在现场有启动按钮。现场检修启动时，变频器以最慢转速运行，电气增加了硬联锁功能，确保变频器高压柜不能启动。变频器使用空水冷却器并配置一台10P工业空调。 二、改造的背景及原因 1、我公司原有的水泥磨减速机损坏，如果进行维修预计维修费为170万元，购买新的减速机预计费用为240万元，费用较高。且目前这种大型减速机折合每年的维护费用约20万元。而新的永磁直驱电机可以20年免维护。 2、我公司水泥磨为单仓磨使用的是马克托的波纹衬板，主要是利用水泥磨的研磨功能，进过衬板厂家的测算，适当降低水泥转速，补加10吨直径20-25的球，理论计算磨机粉磨效率没有降低。 3、直驱电机在集团内部开始使用，使用效果良好，并且节电率可观，预计我公司改造后节电率至少5%以上。 基于以上3点原因和新型永磁电机在球磨机上实验应用的原因，我公司采用永磁直驱系统替代原来的电机和减速机系统。 系统调试使用过程 球磨永磁直驱系统调试主要分为两个部分，第一部分为常规调试，包括：空载调试、带载调试和满载试运行；第二部分为直驱系统运行效果测试，包括：改造前后效果对比，调速提产。 2.1、空载调试 系统安装完成后，在球磨机不加球、不投料的情况下进行运转实验。主要测试变频器控制永磁电动机在不同速度点运转，检查永磁电动机安装质量，变频器与永磁电动机的参数匹配情况，连锁控制/保护测试。由于磨机筒体内没有研磨体，球磨机负载较小，电机启动正常平稳，0.1-17 rpm各级转速都可随意调整。额定转速下电流值10-20A左右，运行1小时。相关参数符合设计文件和运行要求。 2.2、50%负荷调试 磨机能够正常启动，当频率加载到11 rpm以上时，电机发生剧烈的振动。经过调整励磁电流，消除了振动，电机达到额定转速15.75 rpm，运行电流为135A，输出电压为6500V，功率为1200Kwh左右。运行各参数正常符合要求。 2.3、满载试车 磨机满载后，能够正常启动，转速逐步加载到达到15.75 rpm，电机运行平稳，但当启动其他设备时，供电电压出现压降（低于5900V）时，电机有轻微振动。适当降低运行转速，在15.65 rpm时连续运行，电机运行平稳正常。运行电流为235A，输出电压为6500V，

永磁同步电动机的应用前景

永磁同步电动机的应用前景 上海交通大学电力学院金如麟谭茀娃 一、概述 众所周知，直流电动机有优良的控制性能，其机械特性和调速特性均为平行的直线，这是各类交流电动机所没有的特性。此外，直流电动机还有起动转矩大、效率高、调速方便、动态特性好等特点。优良的控制特性使直流电动机在70年代前的很长时间里，在有调速、控制要求的场合，几乎成了唯一的选择。但是，直流电动机的结构复杂，其定子上有激磁绕组产生主磁场，对功率较大的直流电动机常常还装有换向极，以改善电机的换向性能。直流电机的转子上安放电枢绕组和换向器，直流电源通过电刷和换向器将直流电送入电枢绕组并转换成电枢绕组中的交变电流，即进行机械式电流换向。复杂的结构限制了直流电动机体积和重量的进一步减小，尤其是电刷和换向器的滑动接触造成了机械磨损和火花，使直流电动机的故障多、可靠性低、寿命短、保养维护工作量大。换向火花既造成了换向器的电腐蚀，还是一个无线电干扰源，会对周围的电器设备带来有害的影响。电机的容量越大、转速越高，问题就越严重。所以，普通直流电动机的电刷和换向器限制了直流电动机向高速度、大容量的发展。 在交流电网上，人们还广泛使用着交流异步电动机来拖动工作机械。交流异步电动机具有结构简单，工作可靠、寿命长、成本低，保养维护简便。但是，与直流电动机相比，它调速性能差，起动转矩小，过载能力和效率低。其旋转磁场的产生需从电网吸取无功功率，故功率因素低，轻载时尤甚，这大增加了线路和电网的损耗。长期以来，在不要求调速的场合，例如风机、水泵、普通机床的驱动中，异步电动机占有主导地位，当然这类拖动中，无形中损失了大量电能。 过去的电力拖动中，很少彩同步电动机，其主要原因是同步电动机不能在电网电压下自行起动，静止的转子磁极在旋转磁场的作用下，平均转矩为零。人们亦知道变频电源可解决同步电动机的起动和调速问题，但在70年代以前，变频电源是可想而不可得的设备。所以，过去的电力拖动中，很少看到用同步电动机作原动机。在大功率范围内，偶尔也有同步电动机运行的例子，但它往往是用来改善大企业的电网功率因数。自70年代以来，科学技术的发展极大地推动了同步电动机的发展和应用，主要的原因有： 1、高性能永磁材料的发展 永磁材料近年来的开发很快，现有铝镍钴、铁氧体和稀土永磁体三大类。稀土永磁体又有第一代钐钴1：5，第二代钐钴2：17和第三钕铁硼。铝镍钴是本世纪三十年代研制成功的永磁材料，虽其具有剩磁感应强度高，热稳定性好等优点，但它矫顽力低，抗退磁能力差，而且要用贵重的金属钴，成本高，这些不足大大限制了它在电机中的应用。铁氧体磁体是本世纪五十年代初开发的永磁材料，其最大的特点是价格低廉，有较高的矫顽力，其不足是剩磁感应强度和磁能积都较低。钐钴稀土永磁材料在六十年代中期问世，它具有铝镍钴一样高的剩磁感应强度，矫顽力比铁氧体高，但钐稀土材料价格较高。80年代初钕铁硼稀土永磁材料的出现，它具有高的剩磁感应强度，高的矫顽力，高的磁能积，这些特点特别适合在电机中使用。它们不足是温度系数大，居里点低，容易氧化生锈而需涂复处理。经过这几年的不断改进提高，这些缺点大多已经克服，现钕铁硼永磁材料最高的工作温度已可达180℃，一般也可达150℃，已足以满足绝大多数电机的使用要求。表1是各种永磁材料性能比较。 表1各种永磁材料的性能比较

永磁同步电动机发展趋势

永磁同步电动机发展趋势 永磁同步电动机发展趋势。随着20世纪70年代稀土永磁材料的发展，稀土永磁电机应运而生。永磁电机利用稀土永磁体励磁，永磁体充磁后能够产生永久磁场。它的励磁性能优异，因在稳定性、质量、降低损耗等方面都优于电励磁电机而动摇了传统的电机市场。 1.永磁无刷直流电动机（BLDCM） 自20世纪80年代起，控制技术，尤其是控制理论策略发展很快，其中一些先进的控制策略，比如滑模控制、变结构控制等正在被引入永磁无刷电动机的控制器中。这为推动高性能向智能化、柔性化、全数字化的发展开辟了新途径。现在人们生活水平越来越高，保护生存环境的意识不断增强，使用高性能的电机系统成为电机产业发展的必然趋势，并且将来也会在电动车、家用电器等小电机行业中得到更广泛的应用。 2.PMSM的发展趋势 PMSM伺服系统因其自身技术和应用领域，将会朝着2个方向发展：①办公自动化设备、

简易数控机床、计算机外围设备、家用电器及对性能要求不高的工业运动控制等领域的简易、低成本伺服系统；②高精度数控机床、机器人、特种加工设备精细进给驱动，以及航空、航天用的高性能全数字化、智能化、柔性化的伺服系统。后者更能充分体现伺服系统的优点，它将是今后发展的主要方向。 安徽沃弗电力科技有限公司是一家集科研、设计、生产、销售服务为一体的高新技术企业，凭借在永磁传动领域的专业水平和成熟的技术，在工业领域迅速崛起。安徽沃弗电力科技有限公司奉行“进取、求实、严谨、团结”的方针，不断开拓创新，以技术为核心，视质量为生命，奉用户为上帝，竭诚为您提供性价比最高的永磁产品，高质量的工程改造设计及无微不至的售后服务。

特殊结构稀土永磁电机的应用及研究热点

特殊结构稀土永磁电机的应用及研究热点目前，高转矩密度直接驱动电机成为永磁电机开发的一个热点，提高电机材料的利用率，减小永磁电机的自定位力矩变得重要起来。能够改善电机性能的双定子电机也日益成为研究的焦点。 一、双定子永磁电机 双定子电机是指具有两个定子的电机。用作电动机时,两个定子上的有功电流所产生的电磁转矩共同作用于转子产生机械功；用作发电机时,转子旋转时两个定子同时输出感应电压。此类电机具有精度高、响应快、加速度大、转矩波动小、过载能力高、机械集成度高、电机结构材料利用率高和驱动控制系统灵活多样等优点,在作业空间有限的条件下,可以大大减小机械系统的体积和重量,提高系统的精度和动态性能，因而在数控机床、电动车、机器人、雷达跟踪等领域具有广泛的应用前景[1]。 双定子永磁电机由于具有内外两个定子，而且内外定子磁场相互藕合，电枢反应引起的磁场变化相对普通电机更加复杂，需要准确地进行磁场计算才能对双定子永磁电机进行精确的分析。双定子永磁电机根据两个定子的相对位置关系可以分为同心式和并列式[2]。 （1）同心结构双定子电机 同心结构双定子电机以杯形转子结构电机应用得最为普遍，同心式双定子永磁电机如图1所示，双定子永磁电机存在内外两个气隙,气隙长度约为单定子电机的两倍,因此永磁体的设计对电机的性能有重要影响,为了获得足够的气隙磁密,选用磁性能较高的钕铁硼永磁材料,并适当增加永磁体磁化长度。另外,双定子电机的永磁体固定在杯型转子上,转动旋转时永磁体承受较大的离心力,所以在其内外侧加装护套。 图1同心结构双定子电机 同心式双定子电机具有内外两个定子来放置导线，所以它能比普通单定子电机提供更大的线负荷，可以在相同的体积下，产生更大的转矩，提高电机的材料和空间的利用率；即使提高单定子电机的线负荷到与同心式双定子电机相同，双定子电机具有更小的槽漏抗。同心式双定子电机具有了低惯量、大转矩的特点，在机器人关节驱动电机、电动车的轮毂驱动电机中已经开始应用，低惯量使得双定子电机在驱动过程具有更小的惯量，能达到更高的位置精度和角分辨率。