2018-06-26
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。目前,獨(dú)立電源用的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動小型發(fā)電機(jī)、車用永磁發(fā)電機(jī)、風(fēng)輪直接驅(qū)動的小型永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)正在逐步推廣。
2、高效永磁同步電動機(jī)永磁同步電動機(jī)與感應(yīng)電機(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、隨著人民生活水平的不斷提高,對家用電器的要求越來越高。例如家用空調(diào)器,既是耗電大件,又是噪聲的主要來源,其發(fā)展趨勢是使用能無級調(diào)速的永磁無刷直流電動機(jī)。它既能根據(jù)室溫的變化,自動調(diào)整到適宜的轉(zhuǎn)速下長時間運(yùn)轉(zhuǎn),減少噪聲和振動,使人的感覺更為舒適,還比不調(diào)速的空調(diào)器節(jié)電1/3。其他如電冰箱、洗衣機(jī)、除塵器、風(fēng)扇等也在逐步改用無刷直流電動機(jī)。
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)。因而從家用電器、便攜式電子設(shè)備、電動工具到要求有良好動態(tài)性能的精密速度和位置傳動系統(tǒng)都大量應(yīng)用永磁直流電動機(jī)。500 W以下的微型直流電動機(jī)中,永磁電機(jī)占92%,而10 W以下的永磁電機(jī)占99%以上。
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)如果按有無電刷和換向器來分.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 )。
永磁電機(jī)的相關(guān)注意事項(xiàng)
1、磁路結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)計(jì)算
為了充分發(fā)揮各種永磁材料的磁性能,特別是稀土永磁的優(yōu)異磁性能,制造出性價比高的永磁電機(jī),就不能簡單套用傳統(tǒng)的永磁電機(jī)或電勵磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)計(jì)算方法,必須建立新的設(shè)計(jì)概念,重新分析和改進(jìn)磁路結(jié)構(gòu)。
2、控制問題
永磁電機(jī)制成后不需外界能量即可維持其磁場,但也造成從外部調(diào)節(jié)、控制其磁場極為困難。永磁發(fā)電機(jī)難以從外部調(diào)節(jié)其輸出電壓和功率因數(shù),永磁直流電動機(jī)不能再用改變勵磁的辦法來調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。這些使永磁電機(jī)的應(yīng)用范圍受到了限制。
3、不可逆退磁問題
如果設(shè)計(jì)或使用不當(dāng),永磁電機(jī)在過高(釹鐵硼永磁)或過低(鐵氧體永磁)溫度時,在沖擊電流產(chǎn)生的電樞反應(yīng)作用下,或在劇烈的機(jī)械震動時有可能產(chǎn)生不可逆退磁,或叫失磁,使電機(jī)性能降低,甚至無法使用。
4、成本問題
鐵氧體永磁電機(jī),特別是微型永磁直流電動機(jī),由于結(jié)構(gòu)工藝簡單、質(zhì)量減輕,總成本一般比電勵磁電機(jī)低,因而得到了極為廣泛的應(yīng)用。由于稀土永磁目前價格還比較貴,稀土永磁電機(jī)的成本一般比電勵磁電機(jī)高,這需要用它的高性能和運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)省來補(bǔ)償。在某些場合,例如計(jì)算機(jī)磁盤驅(qū)動器的音圈電動機(jī),采用釹鐵硼永磁后性能提高,體積質(zhì)量顯著減小,總成本反而降低。在設(shè)計(jì)時既需根據(jù)具體使用場合和要求,進(jìn)行性能、價格的比較后決定取舍,又要進(jìn)行結(jié)構(gòu)工藝的創(chuàng)新和設(shè)計(jì)優(yōu)化以降低成本。