马拉松电机带您走近永磁电机的发展和应用前景

永磁电机采用永磁体产生电机磁场，不需要励磁线圈，也不需要励磁电流，效率高，结构简单，是一种优秀的节能电机。 随着高性能永磁材料的问世和控制技术的快速发展，永磁电机的应用将会更加广泛。

永磁电机的发展历史

永磁电机的发展与永磁材料的发展密切相关。 我国是世界上较早发现永磁材料磁性能并将其应用于实践的国家，2000多年前，我国利用永磁材料的磁性能制作指南针，在航海、军事等领域发挥了巨大作用，成为我国古代四大发明之一。

20世纪20年代问世的世界第一台电机是由永磁体产生励磁磁场的永磁电机。 但当时使用的永磁材料为天然磁铁矿( Fe3O4)，磁能密度低，用其制作的电机体积大，不久就被电励磁电机取代。

随着各种电机快速发展的需要和电流充电器的发明，人们对永磁材料的机理、组成和制备技术进行了深入的研究，对碳钢、钨钢〔较大磁能〔0x4e21〕2.7kj/m3〕、〔0x4e22〕〔较大磁能〕

特别是20世纪30年代出现的铝镍钴永磁体(较大磁能积达到85 kJ/m3 )、50年代出现的铁氧体永磁体)较大磁能积现在达到40 kJ/m3 )的磁特性大幅提高，在各种小型电机和小型电机中永磁电机功率小，只有几毫瓦、几十千瓦，在军事、农业生产、日常生活中得到广泛应用，产量急剧增长。 因此，这一时期永磁电机在设计理论、计算方法、磁化与制造技术等方面也取得了突破性进展，形成了以永磁工作图解法为代表的一系列分析研究方法。

但是铝镍钴永磁体矫顽力低( 36(160ka/m )，铁氧体永磁体剩磁密度不高) 0.2 ) 0.44t )，限制了电机的应用范围。 直到20世纪60年代和80年代，稀土钴基永磁体和钕铁硼永磁体(两者统称稀土永磁体)相继问世，它们的高剩磁、高矫顽力、高磁能积、直线退磁曲线的优良磁性能特别适合于电机的制造。

永磁电机的特点及应用

与传统的电励磁电机相比，永磁电机特别是稀土永磁电机结构简单、运行可靠； 具有体积小、质量轻、损失小、效率高的电机形状和尺寸灵活多样等很大的优点。 因此，应用范围极为广泛，几乎涉及航空航天、国防、工农业生产和日常生活各个领域。 介绍几种典型永磁电机的主要特点及其主要应用场合。

与传统发电机相比，稀土永磁发电机永磁同步发电机不需要收集电环和电刷装置，结构简单，故障率降低。 采用稀土永磁还可以增大气隙磁密度，使电机转速达到较佳值，提高电能质量比。 现代航天用发电机大部分采用稀土永磁发电机。 其典型产品为美国 通用电气公司生产的150 kVA 14极12000 r/min~21000 r/min和100 kVA 60000 r/min的稀土钴永磁同步发电机。 国内首次开发的稀土永磁电机为3kW 20000 r/min的永磁发电机。

永磁发电机也用作大型汽轮发电机的副励磁机，80年代我国研制成功的当时世界上容量较大的40 kVA~160 kVA稀土永磁副励磁机，在安装200 MW~600 MW汽轮发电机后，大大提高了电厂运行的可靠性。

目前，独立电源用内燃机驱动小型发电机、车用永磁发电机、风车直接驱动小型永磁风力发电机正在逐渐普及。

永磁电机在所有应用领域的重要作用

1.节能稀土永磁电机以消费为主要对象，如纺织和化纤工业用稀土永磁同步电机、石油、采矿、稀土永磁同步电机在煤矿输送机械，稀土永磁同步电机驱动各种泵和风机。

2.各种稀土永磁电机用于各种车辆(汽车、摩托车、汽车)，稀土永磁电机是zui的大市场。 据统计，约70%的车用稀土永磁电机。 豪华轿车用于各种APP应用的电机达到70多套。 由于各种汽车电机要求不同，永磁材料的选择不同。 电机用于空调、鼓风机、电动车窗，从价格的观点来看，铁氧体的优势今后也会继续。 点火线圈、驱动装置、传感器仍然使用Sm-Co烧结磁铁。 另外，汽车零部件也作为电动汽车不可忽视的环保( EV )和混合动力电动汽车( HEV ).

3.稀土永磁电机交流伺服系统电子、高性能、速度控制系统的机电一体化机械。 系统是一台自控的永磁同步电机主机。 该系统也用于电动汽车，用于数控机床的发展、柔性制造技术。 不是传统的热车，而是车辆的排出自由。 稀土永磁电机是一个很有前景的高新技术产业。

4.新领域主要支持新型空调和冰箱小功率稀土永磁同步电机变频调速系统，用于各种稀土永磁直流微电机的无线电动小工具，稀土永磁无刷直流电机是功率不等的设备。 这种电机的需求也很大。

5.稀土永磁材料在航空航天中具有优势，非常适合在航空发动机上应用。 虽然稀土永磁电机在空气中存在一些APP (如发电机电压和短路保护等)，但国内外专家一致认为，稀土永磁电机是新一代航空发动机的重要发展方向。

成本问题

铁氧体永磁电机，特别是微型永磁直流电机，由于结构工艺简单、质量轻、总成本普遍低于电励磁电机，得到了极其广泛的应用。 由于稀土永磁目前价格较高，稀土永磁电机成本一般高于电励磁电机，需要通过其高性能和节约运行成本来弥补。

在某些情况下，例如计算机磁盘驱动器的音圈电机采用钕铁硼永磁体可以提高性能，大大减少体积质量，反而降低总成本。 设计时要根据具体使用场合和要求，进行性能、价格的比较以决定取舍，同时进行结构技术的创新和设计的优化以降低成本。