隨著20世紀(jì)70年代稀土永磁材料的發(fā)展，稀土永磁電機(jī)得到廣泛認(rèn)可和推崇。它勵(lì)磁性能優(yōu)異、穩(wěn)定、損耗低、質(zhì)量輕、功率密度大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)電機(jī)。近年來(lái)，稀土電磁材料性能及工藝再上新臺(tái)階，電力電子與電力傳動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)高速發(fā)展，永磁同步電機(jī)性能得以更加改善。

永磁同步電機(jī)的技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀

1、永磁同步電機(jī)的發(fā)展基礎(chǔ)

① 高性能稀土永磁材料的應(yīng)用

     現(xiàn)今使用較廣的稀土永磁材料以釹鐵硼為代表。永磁材料的發(fā)展帶動(dòng)了永磁電機(jī)的發(fā)展。與傳統(tǒng)電勵(lì)磁三相感應(yīng)電機(jī)相比，永磁體替代了電激磁磁極，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，消除了轉(zhuǎn)子的滑環(huán)、電刷，實(shí)現(xiàn)了無(wú)刷結(jié)構(gòu)，縮小了轉(zhuǎn)子體積，提高了電機(jī)功率密度、轉(zhuǎn)矩密度和工作效率。

② 新型控制理論的應(yīng)用

    矢量控制算法從原理上解決了交流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)策略問(wèn)題，使得交流電機(jī)具有良好的控制性能。直接轉(zhuǎn)矩控制的出現(xiàn)使控制結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，以及具有對(duì)參數(shù)變化電路棒性能強(qiáng)和轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快的特點(diǎn)。間接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)解決了直接轉(zhuǎn)矩在低速時(shí)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大的問(wèn)題，提高了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和控制精度。

③ 高性能電力電子器件和處理器的應(yīng)用

    現(xiàn)代電力電子技術(shù)是信息產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)間重要的接口，是弱電與被控強(qiáng)電之間的橋梁。電力電子技術(shù)的發(fā)展使驅(qū)動(dòng)控制策略得以實(shí)現(xiàn)。比如20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的通用變頻器系列產(chǎn)品，它們能將工頻電源轉(zhuǎn)換成頻率連續(xù)可調(diào)的變頻電源，就解決了同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)問(wèn)題。

2、國(guó)內(nèi)外永磁同步電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

    近年來(lái)，在永磁同步電機(jī)本體上出現(xiàn)了很多高端電機(jī)，比如六相永磁同步電動(dòng)機(jī)。用它為艦船提供動(dòng)力，其體積比傳統(tǒng)的直流電機(jī)小近60%，損耗降低近20%；用于艦船推進(jìn)的永磁同步電動(dòng)機(jī)安裝容量達(dá)38MW；我國(guó)已經(jīng)研制出的3MW高速度永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

    現(xiàn)在的永磁同步電機(jī)正向著擁有更大的調(diào)速范圍和更高的精度控制發(fā)展，具有高性能的永磁材料得到青睞。

現(xiàn)階段的永磁同步電動(dòng)機(jī)技術(shù)

1、永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)

    內(nèi)置式永磁電機(jī)具有效率高、功率因數(shù)大、單位功率密度大、弱磁擴(kuò)速能力強(qiáng)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，成為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的理想選擇。永磁體提供永磁電機(jī)的全部勵(lì)磁磁場(chǎng)，齒槽轉(zhuǎn)矩會(huì)加大電機(jī)運(yùn)行時(shí)的震動(dòng)和噪聲。過(guò)大的齒槽轉(zhuǎn)矩會(huì)使電機(jī)速度控制系統(tǒng)的低速性能及位置控制系統(tǒng)的高精度定位受到影響，所以在電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量通過(guò)電機(jī)優(yōu)化來(lái)減小齒槽轉(zhuǎn)矩。

    經(jīng)研究，減小齒槽轉(zhuǎn)矩的一般方法有改變極弧系數(shù)，減小定子的槽口寬度，斜槽、極槽配合，改變磁極位置、尺寸和形狀等。但應(yīng)該注意，在減小齒槽轉(zhuǎn)矩時(shí)，可能會(huì)對(duì)電機(jī)的其他性能造成影響，比如電磁轉(zhuǎn)矩可能會(huì)隨之變小。所以在設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量平衡好各種因素。

2、永磁同步電機(jī)仿真技術(shù)

    永磁電機(jī)中永磁體的存在給設(shè)計(jì)人員計(jì)算參數(shù)帶來(lái)了難度，比如空載漏磁系數(shù)的設(shè)計(jì)、極弧系數(shù)的設(shè)計(jì)。一般利用有限元分析軟件計(jì)算優(yōu)化永磁電機(jī)各項(xiàng)參數(shù)。有限元軟件能使電機(jī)參數(shù)計(jì)算很精準(zhǔn)，且利用它分析電機(jī)參數(shù)對(duì)性能的影響是非?？尚诺?。

3、永磁同步電機(jī)控制技術(shù)

    提高電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能對(duì)工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展同樣具有重要意義，它使系統(tǒng)的性能驅(qū)動(dòng)，其基本特點(diǎn)體現(xiàn)在速度較小方面，尤其是在快速啟動(dòng)、靜止加速等情況下，能夠輸出較大轉(zhuǎn)矩；而在高速行駛時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的恒功率調(diào)速控制。

永磁同步電動(dòng)機(jī)發(fā)展趨勢(shì)

今后永磁同步電機(jī)將會(huì)朝著2個(gè)主要方向發(fā)展：

   ①辦公自動(dòng)化設(shè)備、簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、家用電器及對(duì)性能要求不高的工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制等領(lǐng)域的簡(jiǎn)易、低成本伺服系統(tǒng)；

    ②高精度數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、特種加工設(shè)備精細(xì)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，以及航空、航天用的高性能全數(shù)字化、智能化、柔性化的伺服系統(tǒng)。