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永磁電機(jī)的發(fā)展同永磁材料的發(fā)展密切相關(guān)。我國是世界上最早發(fā)現(xiàn)永磁材料的磁特性并把它應(yīng)用于實(shí)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(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用，成為我國古代四大發(fā)明之一。
世界上第一臺電機(jī)就是由永磁體產(chǎn)生勵磁磁場的永磁電機(jī)。但當(dāng)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(jī)體積龐大，不久被電勵磁電機(jī)所取代。
隨著各種電機(jī)迅速發(fā)展的需要和電流充磁器的發(fā)明，人們對永磁材料的機(jī)理、構(gòu)成和制造技術(shù)進(jìn)行了深入研究，相繼發(fā)現(xiàn)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(jì)30年代出現(xiàn)的鋁鎳鈷永磁(最大磁能積可達(dá)85 kJ/m3)和50年代出現(xiàn)的鐵氧體永磁(最大磁能積現(xiàn)可達(dá)40 kJ/m3)，磁性能有了很大提高，各種微型和小型電機(jī)又紛紛使用永磁體勵磁。永磁電機(jī)的功率小至數(shù)毫瓦，大至幾十千瓦，在軍事、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中得到廣泛應(yīng)用，產(chǎn)量急劇增加。相應(yīng)地，這段時期在永磁電機(jī)的設(shè)計理論、計算方法、充磁和制造技術(shù)等方面也都取得了突破性進(jìn)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(jī)中的應(yīng)用范圍。一直到20世紀(jì)60年代和80年代，稀土鈷永磁和釹鐵硼永磁(二者統(tǒng)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(yōu)異磁性能特別適合于制造電機(jī)，從而使永磁電機(jī)的發(fā)展進(jìn)入一個新的歷史時期。
永磁電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用
與傳統(tǒng)的電勵磁電機(jī)相比，永磁電機(jī)，特別是稀土永磁電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠;體積小，質(zhì)量輕;損耗小，效率高;電機(jī)的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點(diǎn)。因而應(yīng)用范圍極為廣泛，幾乎遍及航空航天、國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個領(lǐng)域。
下面介紹幾種典型永磁電機(jī)的主要特點(diǎn)及其主要應(yīng)用場合。
1 稀土永磁發(fā)電機(jī)永磁同步發(fā)電機(jī)與傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)相比不需要集電環(huán)和電刷裝置，結(jié)構(gòu)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(jī)轉(zhuǎn)速提高到最佳值，提高功率質(zhì)量比。當(dāng)代航空、航天用發(fā)電機(jī)幾乎全部采用稀土永磁發(fā)電機(jī)。
2 高效永磁同步電動機(jī)永磁同步電動機(jī)與感應(yīng)電動機(jī)相比，不需要無功勵磁電流，可以顯著提高功率因數(shù)(可達(dá)到1，甚至容性)，減少了定子電流和定子電阻損耗，而且在穩(wěn)定運(yùn)行時沒有轉(zhuǎn)子銅耗，進(jìn)而可以減小風(fēng)扇(小容量電機(jī)甚至可以去掉風(fēng)扇)和相應(yīng)的風(fēng)摩損耗，效率比同規(guī)格感應(yīng)電動機(jī)可提高2～8個百分點(diǎn)。而且，永磁同步電動機(jī)在25%～120%額定負(fù)載范圍內(nèi)均可保持較高的效率和功率因數(shù)，使輕載運(yùn)行時節(jié)能效果更為顯著。這類電機(jī)一般都在轉(zhuǎn)子上設(shè)置起動繞組，具有在某一頻率和電壓下直接起動的能力。目前主要應(yīng)用在油田、紡織化纖工業(yè)、陶瓷玻璃工業(yè)和年運(yùn)行時間長的風(fēng)機(jī)水泵等領(lǐng)域。
3 交流伺服永磁電動機(jī)和無刷直流永磁電動機(jī)現(xiàn)在越來越多地用變頻電源和交流電動機(jī)組成交流調(diào)速系統(tǒng)來替代直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。在交流電動機(jī)中，永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速在穩(wěn)定運(yùn)行時與電源頻率保持恒定的關(guān)系，使得它可直接用于開環(huán)的變頻調(diào)速系統(tǒng)。這類電機(jī)通常由變頻器頻率的逐步升高來起動，在轉(zhuǎn)子上可以不設(shè)置起動繞組，而且省去了電刷和換向器，維護(hù)方便。
4 永磁直流電動機(jī)直流電動機(jī)采用永磁勵磁后，既保留了電勵磁直流電動機(jī)良好的調(diào)速特性和機(jī)械特性，還因省去了勵磁繞組和勵磁損耗而具有結(jié)構(gòu)工藝簡單、體積小、用銅量少、效率高等特點(diǎn)。目前，我國汽車行業(yè)發(fā)展迅速，汽車工業(yè)是永磁電機(jī)的最大用戶，電機(jī)是汽車的關(guān)鍵部件，一輛超豪華轎車中，各種不同用途的電機(jī)達(dá)70余臺，其中絕大部分是低壓永磁直流微電機(jī)。汽車、摩托車用起動機(jī)電動機(jī)，采用釹鐵硼永磁并采用減速行星齒輪后，可使起動機(jī)電動機(jī)的質(zhì)量減輕一半。
永磁電機(jī)的分類
永磁電機(jī)種類繁多。根據(jù)電機(jī)功能大致可分為永磁發(fā)電機(jī)和永磁電動機(jī)兩大類 。
永磁 電動機(jī)又可分為永磁直流電動機(jī)和永磁交流電動機(jī)。而永磁交流電動機(jī)指的是帶有永磁轉(zhuǎn)子的多相同步電動機(jī)，所以常被稱為永磁同步電動機(jī) (PMSM)。
永磁直流電動機(jī)如果按有無電劇和換向器來分.又可分為永磁有刷直流電動機(jī)和永磁無刷 直流電動機(jī) (BLDCM )。
當(dāng)今世界，現(xiàn)代電力電子學(xué)理論和技術(shù)正在大發(fā)展.電力電子器件，如 MOSFET、IGBT、MCT 等的不斷問世，控制裝置發(fā)生根本性變化。自F·BlascEke提出交流電機(jī)矢量控制原理之后，矢量控制技術(shù)的發(fā)展開創(chuàng)了交流伺服傳動控制的新紀(jì)元，麗各種高性能微處理器的不斷推出，進(jìn)一步加速了交流伺服系統(tǒng)取代直流伺服系統(tǒng)的發(fā)展。交辯I伺服系統(tǒng)取代直流伺服系統(tǒng)已成必然趨勢。然而，具有正弦波反電勢的永磁同步電動機(jī) (PMSM)和具有梯形波反電勢的無刷直流電動機(jī) (BLIX~)因其本身卓越的性能必將會成為發(fā)展高性能交流伺服系統(tǒng)的主流 。
