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永磁电机

标签: 轻型化、高性能化、高效节能

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 众所周知,电机是以磁场为媒介进行电能与机械能相互转换的电力机械。磁场可以由电流励磁产生,也可以由永磁体产生。但一般的永磁体,由于磁能密度低,因而所建立的能量转换所必须的气隙磁场强度也较低,所以只能制造一些容量小的永磁电机,如目前大量生产的铁氧体永磁电机。高性能稀土永磁材料,特别是钕铁硼永磁问世后,情况发生了重大变化。高性能钕铁硼磁体产生的磁场,不仅可以达到电流励磁所产生的磁场强度,而且还远远超过电流励磁,因而可以制造出数千kW的大中型电机。

高性能稀土永磁电机是很多新技术、高技术产业的基础。它与电力电子技术和微电子控制技术相结合,可以制造出各种性能优异的机电一体化产品,如数控机床,加工中心,柔性生产线,机器人,电动车,高性能家用电器,计算机等等。
稀土永磁电机最明显的性能特点是轻型化、高性能化、高效节能。
采用稀土永磁体可以明显减轻电机重量,缩小体积。例如10kW发电机,常规发电机重量为220kg,而永磁发电机重量仅为92kg,相当于常规发电机重量的45.8%。又如计算机磁盘驱动器,上个世纪60年代采用铁氧体,尺寸为14in,而采用钕铁硼后只有3.5in,现在己达到2.5in。再如,德国制成的六相变频电源供电的1095kW、230r/min稀土永磁电动机,用于舰船的推进,与过往使用的直流电动机相比,体积减少60%左右,总损耗降低20%左右,而且省往了电刷和换向器,维护方便。荷兰菲利蒲公司以70W微电机作过比较,稀土永磁电机体积为电流励磁电机的1/4,为铁氧体励磁电机的1/2。总之,稀土永磁电机轻型化,是个非常明显的特点。
高性能化也是稀土永磁电机的突出优点,有些性能是传统标准电机所不能及的。例如,数控机床用稀土永磁伺服电机,调速比高达1:10000。稀土永磁电机可以实现精密控制驱动,转速控制精度可达到0.1‰,在机械特性方面,稀土永磁电机可以实现低速大转矩运行,可在负载转矩下直接起动。此外,稀土永磁电机还具有运行精度高(如计算机硬盘驱动器的摆动电机端面与磁盘之间的跳动量要求达到0.1~0.3μ)、运行噪声小、平稳性好、过载能力大等特点。
稀土永磁电机又是一种高效节能产品,均匀节电率高达10%以上,专用稀土永磁电机可高达15%~20%。美国GM公司研制的钕铁硼永磁起动电机,与老式串激直流起动电机相比,不仅重量由原来的6.21kg降低到4.2kg,体积减少了1/3,而且效率进步了45%。在水泵、风机、压缩机需要无级变频调速的场合,异步变频调速可节电25%左右,而永磁变频调速节电率高达30%以上。

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郑昌伟
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