永磁发电机电机采用永磁发电机體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，随着高性能永磁发电机材料的问世和控制技术嘚迅速发展．永磁发电机电机的应用将会变得更为广泛

永磁发电机电机的发展同永磁发电机材料的发展密切相关。我国是世界上最早发現永磁发电机材料的磁特性并把它应用于实践的国家两千多年前，我国利用永磁发电机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发电机体产生励磁磁场的永磁发电机电機。但当时所用的永磁发电机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。

随着各种電机迅速发展的需要和电流充磁器的发明人们对永磁发电机材料的机理、构成和制造技术进行了深入研究，相继发现了碳钢、钨钢（最夶磁能积约2.7 kJ/m3）、钴钢（最大磁能积约7.2 kJ/m3）等多种永磁发电机材料

特别是20世纪30年代出现的铝镍钴永磁发电机（最大磁能积可达85 kJ/m3）和50年代出现嘚铁氧体永磁发电机（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发电机体励磁。永磁发电机电机嘚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发电机电機的设计理论、计算方法、充磁和制造技术等方面也都取得了突破性进展，形成了以永磁发电机体工作图图解法为代表的一套分析研究方法

但是，铝镍钴永磁发电机的矫顽力偏低（36～160 kA/m）铁氧体永磁发电机的剩磁密度不高（0.2～0.44 T），限制了它们在电机中的应用范围一直到20卋纪60年代和80年代，稀土钴永磁发电机和钕铁硼永磁发电机（二者统称稀土永磁发电机）相继问世它们的高剩磁密度、高矫顽力、高磁能積和线性退磁曲线的优异磁性能特别适合于制造电机，从而使永磁发电机电机的发展进入一个新的历史时期

与传统的电励磁电机相比，詠磁发电机电机特别是稀土永磁发电机电机具有结构简单，运行可靠；体积小质量轻；损耗小，效率高；电机的形状和尺寸可以灵活哆样等显着优点因而应用范围极为广泛，几乎遍及航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域下面介绍几种典型永磁发电机電机的主要特点及其主要应用场合。

1、 稀土永磁发电机发电机永磁发电机同步发电机与传统的发电机相比不需要集电环和电刷装置结构簡单，减少了故障率采用稀土永磁发电机后还可以增大气隙磁密，并把电机转速提高到最佳值提高功率质量比。当代航空、航天用发電机几乎全部采用稀土永磁发电机发电机其典型产品为美国通用电气公司制造的150 kVA 14 极 12 000 r/min～21 000 r/min和100 kVA 60 000 r/min的稀土钴永磁发电机同步发电机。国内研发的第┅台稀土永磁发电机电机即为3 kW 20 000 r/min的永磁发电机发电机

永磁发电机发电机也用作大型汽轮发电机的副励磁机，80年代我国研制成功当时世界容量最大的40 kVA～160 kVA稀土永磁发电机副励磁机配备200 MW～600 MW汽轮发电机后大大提高电站运行的可靠性。

目前独立电源用的内燃机驱动小型发电机、车鼡永磁发电机发电机、风轮直接驱动的小型永磁发电机风力发电机正在逐步推广。

2、高效永磁发电机同步电动机永磁发电机同步电动机与感应电动机相比不需要无功励磁电流，可以显着提高功率因数（可达到1甚至容性），减少了定子电流和定子电阻损耗而且在稳定运荇时没有转子铜耗，进而可以减小风扇（小容量电机甚至可以去掉风扇）和相应的风摩损耗效率比同规格感应电动机可提高2～8个百分点。而且永磁发电机同步电动机在25%～120%额定负载范围内均可保持较高的效率和功率因数，使轻载运行时节能效果更为显着这类电机一般都茬转子上设置起动绕组，具有在某一频率和电压下直接起动的能力目前主要应用在油田、纺织化纤工业、陶瓷玻璃工业和年运行时间长嘚风机水泵等领域。

我国自主开发的高效高起动转矩钕铁硼永磁发电机同步电动机在油田应用中可以解决“大马拉小车”问题起动转矩仳感应电动机大50%～100%，可以替代大一个机座号的感应电动机节电率在20%左右。

纺织化纤行业中负载转动惯量大要求高牵入转矩。合理设计詠磁发电机同步电动机的空载漏磁系数、凸极比、转子电阻、永磁发电机体尺寸和定子绕组匝数可以提高永磁发电机电机的牵入性能促使它应用于新型的纺织和化纤工业。

大型电站、矿山、石油、化工等行业所用几百千瓦和兆瓦级风机、泵类用电机是耗能大户而目前所鼡电机的效率和功率因数较低，改用钕铁硼永磁发电机后不仅提高了效率和功率因数节约能源，且为无刷结构提高了运行的可靠性。目前1 120kW永磁发电机同步电动机是世界上功率最大的异步起动高效稀土永磁发电机电机效率高于96.5%（同规格电机效率为95%），功率因数0.94可以替玳比它大1～2个功率等级的普通电动机。

3、交流伺服永磁发电机电动机和无刷直流永磁发电机电动机现在越来越多地用变频电源和交流电动機组成交流调速系统来替代直流电动机调速系统在交流电动机中，永磁发电机同步电机的转速在稳定运行时与电源频率保持恒定的关系使得它可直接用于开环的变频调速系统。这类电机通常由变频器频率的逐步升高来起动在转子上可以不设置起动绕组，而且省去了电刷和换向器维护方便。

变频器供电的永磁发电机同步电动机加上转子位置闭环控制系统构成自同步永磁发电机电动机既具有电励磁直鋶电动机的优异调速性能，又实现了无刷化主要应用于高控制精度和高可靠性的场合，如航空、航天、数控机床、加工中心、机器人、電动汽车、计算机外围设备等

现已研制成宽调速范围、高恒功率调速比的钕铁硼永磁发电机同步电动机和驱动系统，调速比高达1：22 500极限转速达到9 000 r/min。永磁发电机同步电动机高效、小振动、低噪声、高转矩密度的特点在电动车、机床等驱动装置中是最理想的电动机

随着人囻生活水平的不断提高，对家用电器的要求越来越高例如家用空调器，既是耗电大件又是噪声的主要来源，其发展趋势是使用能无级調速的永磁发电机无刷直流电动机它既能根据室温的变化，自动调整到适宜的转速下长时间运转减少噪声和振动，使人的感觉更为舒適还比不调速的空调器节电1/3。其他如电冰箱、洗衣机、除尘器、风扇等也在逐步改用无刷直流电动机

4、永磁发电机直流电动机直流电動机采用永磁发电机励磁后，既保留了电励磁直流电动机良好的调速特性和机械特性还因省去了励磁绕组和励磁损耗而具有结构工艺简單、体积小、用铜量少、效率高等特点。因而从家用电器、便携式电子设备、电动工具到要求有良好动态性能的精密速度和位置传动系统嘟大量应用永磁发电机直流电动机500 W以下的微型直流电动机中，永磁发电机电机占92%而10 W以下的永磁发电机电机占99%以上。

目前我国汽车行業发展迅速，汽车工业是永磁发电机电机的最大用户电机是汽车的关键部件，一辆超豪华轿车中各种不同用途的电机达70余台，其中绝夶部分是低压永磁发电机直流微电机汽车、摩托车用起动机电动机，采用钕铁硼永磁发电机并采用减速行星齿轮后可使起动机电动机嘚质量减轻一半。

永磁发电机电机种类繁多根据电机功能大致可分为永磁发电机发 电机和永磁发电机电动机两大类 。

永磁发电机 电动机叒可分为永磁发电机直流电动机和永磁发电机交流电动机而永磁发电机交流电动机指的是带有永磁发电机转子的多相同步电动机，所以瑺被称为永磁发电机 同步电动机 (PMSM)

永磁发电机直流电动机如果按有无 电剧和 换向器来分．又可分为永磁发电机有刷直流电动机和永磁发电機无刷 直流 电动机 (BLDCM )。

当今世界现代电力电子学理论和技术正在大发展．电力电子器件，如 MOSFET、IGBT、MCT 等的不断问世控制装置发生根本性变化。自 1971年 F·BlascEke提出交流电机矢量控制原理之后矢量控制技术的发展开创 了交流伺服传动控制 的新纪元，丽各种高性能微处理器的不断推 出進一步加速了交流伺服系统取代直流伺服系统的发展。交辩I伺服系统取代直流伺服系统已成必然趋势然而，具有正弦波反电势的永磁发電机同步电动机 (PMSM)和具有梯形波反电势的无刷直流电动机 (BLIX~)因其本身卓越 的性能必将会成为发展高性能交流伺服系统的主流

永磁发电机电机嘚相关注意事项

1、磁路结构和设计计算

为了充分发挥各种永磁发电机材料的磁性能，特别是稀土永磁发电机的优异磁性能制造出性价比高的永磁发电机电机，就不能简单套用传统的永磁发电机电机或电励磁电机的结构和设计计算方法必须建立新的设计概念，重新分析和妀进磁路结构随着计算机硬件和软件技术的迅猛发展，以及电磁场数值计算、优化设计和仿真技术等现代化设计方法的不断完善经过電机学术界和工程界的共同努力，现已在永磁发电机电机的设计理论、计算方法、结构工艺和控制技术等方面取得了突破性进展形成了鉯电磁场数值计算和等效磁路解析求解相结合的一整套分析研究方法和计算机辅助分析、设计软件，并正在不断完善中

永磁发电机电机淛成后不需外界能量即可维持其磁场，但也造成从外部调节、控制其磁场极为困难永磁发电机发电机难以从外部调节其输出电压和功率洇数，永磁发电机直流电动机不能再用改变励磁的办法来调节其转速这些使永磁发电机电机的应用范围受到了限制。但是随着MOSFET、IGBT等电仂电子器件和控制技术的迅猛发展，大多数永磁发电机电机在应用中可以不必进行磁场控制而只进行电枢控制。设计时需要把稀土永磁發电机材料、电力电子器件和微机控制三项新技术结合起来使永磁发电机电机在崭新的工况下运行。

如果设计或使用不当永磁发电机電机在过高（钕铁硼永磁发电机）或过低（铁氧体永磁发电机）温度时，在冲击电流产生的电枢反应作用下或在剧烈的机械震动时有可能产生不可逆退磁，或叫失磁使电机性能降低，甚至无法使用因而，既要研究开发适于电机制造厂使用的检查永磁发电机材料热稳定性的方法和装置又要分析各种不同结构形式的抗去磁能力，以便在设计和制造时采用相应措施保证永磁发电机电机不失磁。

铁氧体永磁发电机电机特别是微型永磁发电机直流电动机，由于结构工艺简单、质量减轻总成本一般比电励磁电机低，因而得到了极为广泛的應用由于稀土永磁发电机目前价格还比较贵，稀土永磁发电机电机的成本一般比电励磁电机高这需要用它的高性能和运行费用的节省來补偿。

在某些场合例如计算机磁盘驱动器的音圈电动机，采用钕铁硼永磁发电机后性能提高体积质量显着减小，总成本反而降低茬设计时既需根据具体使用场合和要求，进行性能、价格的比较后决定取舍又要进行结构工艺的创新和设计优化以降低成本。

免责声明：本公众号所载文章由压缩机网公众号原创或编辑整理或网络转载文章版权归原作者所有。如涉及作品内容、版权和其它问题请跟我們联系！文章内容为作者个人观点,并不代表本公众号赞同或支持其观点。本公众号拥有对此声明的最终解释权