浅谈永磁电动机的现状与发展产敏敏

浅谈永磁电动机的现状与发展产敏敏

产敏敏

(安徽省产品质量监督检验研究院安徽合肥230051)

摘要：永磁电动机利用的是矩形脉冲波和正弦波电流，是一种混合式的永磁电机。近年永磁电机的应用范围越来越广，和永磁电动机有关研究文献也越来越多，而为了对永磁电动机进行更加深入的了解，本文对永磁电动机的现状与发展展开分析，希望本次分析永磁电动机的未来发展有一定参考价值。

关键词：永磁电动机；现状；发展

前言：当人类社会就进入21世纪以后，随着科学技术的不断发展，全球经济建设都获得了十分强大的发展动力，但同时也消耗了大量的自然资源，石油和煤炭等主要资源的储量日益缩减，能源危机越来越明显，节约能源和开发新能源已经成为全世界都十分关心的话题。高性能电机和驱动技术在这样的环境下获得了十分广泛的应用，我国发改委对此给予了高度重视，并表示要大力发展高效节电动机，加强永磁电动机的推广力度。随着该项技术的不断发展，近年在农业、工业等领域获得了十分广泛的应用，并在很大程度上改善了人们的日常生活。

一、永磁电动机概述

（一）永磁电动机的结构

永磁电动机以磁场为基础，实现了电能和机械能的转换。在永磁电机运行的过程中，首先因永久磁铁而生的气隙磁场会转变为电能，其次在永磁电动机内部有两个维持能量的装置，用以保持电流在绕组间的流动。电动机的构成总体上可可概括为定子和转子两部分，定子是电动机运行过程中保持固定的部分，以转子永磁磁轭和轴为例，其主要构成为三相对称分布的硅钢冲压和绕组，其核心底盘以及阀盖零件是固定的。由于磁轭在运用过程中，呈现出圆柱形的运动形状，因此，将其设置在设备的转轴上，就会形成永久磁电机。

（二）永磁电动机的工作原理

永磁电动机的定子和转子可以互相影响和作用，从而在垂直方向形成电磁力，电动机在电磁力的作用下可实现运行，也就是说，永磁电动机内的电磁力是在永磁阵列和线圈阵列共同作用下所产生的[1]。在电磁力的影响下，电动机转子的惯性被电磁转矩所消除，同时转子磁钢场产生了阻尼转矩，进而实现了电动机的运行。

二、永磁电动机的现状及发展趋势

（一）永磁电动机的优势

随着工业化进程的不断加深，以及农业生产、军事等领域对永磁电动机的应用，其在以下几方面的优势越来越明显：第一是高效节能，永磁电动机的运行效率更高，而且更节省能源，相较于感应电动机，永磁电动机对励磁电流的需求不大，因此功率因数得到了明显提升。根据相关研究数据可知，和规格相同的热机相比永磁电动机效率要高6%左右，而且可以将容量较大的感应电动机替换为容量较小永磁电动机，长期应用永磁电动机具有明显的节约能源、保护环境的作用。第二是效能高，和其他类型的电动机相比，永磁电动机最明显的特征就是效能的特别高，这种电动机的某些性能指标已经远远超出了普通类型的电动机，对某些机构而言，永磁电动机的转速比最高可到1:10000，同时可将转速控制精度控制在0.1%左右。第三是应用范围非常广，同时结构种类比较多。永磁电动机的转子有多种不同的介结构，这也让不同类型永磁电动机表现出了明显的特征，更明显拓展了永磁电动机的应用范围。

（二）永磁电动机现状

随着社会不断地发展进步，节能环保目前已经成为全世界共同关注的话题，因此永磁电动机以其节能环保的优势获得了广泛应用，例如船舶、航空航天、风机、水泵、电梯等领域都应用了永磁电动机。

当前国外正在大规模普及的制冷技术为稀土永磁无刷直流电动机，这项技术在国外的空调和冰箱上已经有了近40%的应用率，而且在电风扇和洗衣机中应用率也在不断提升[2]。当前变频空调的应用范围正在不断拓展，其压缩机中的电动机使用交流电，而且对控制的要求比价高，因此对变频永磁交流电动机有广泛的应用。另外为了推动变频空调的进一步发展，近年行业对直流变频技术的应用比较普遍，因此正弦波永磁同步电动机近年的逐渐成为空调行业的主流。

对船舶行业而言，为了提升船舶性能，通常都将全动力推动作为推进系统，目前国外正在传播推进系统中推广永磁电动机，而且相应技术正趋于成熟。ABB、西门子等企业都以形成了永磁电动机产业，其中ABB已经开发出了6相变频的1095kw稀土永磁电动机。

（三）永磁电动机的发展

永磁电动机为很多高新技术的发展提供了基础，例如将永磁电动机和微电子控制技术结合在一起，为很多高性能机电一体化产品的开发创造了有利条件。在科学技术飞速发展的21世纪，永磁电动机可以说是电动机发展史中的代表，本文对其发展作了如下总结：

第一是领域化发展，如果只使用通用电机进行驱动负载，那么在某些应用领域难以发挥最完美的节能目标和经济目标。应以不同的负载特性对电机进行设计，以油田抽油机为例，采用合适的稀土永磁电动机将发挥出20%以上节能效果，可见有针对性地应用电机产生明显的节能作用。因此，和永磁电动机有关的研究不仅要关注电机，更要关注电机应用领域的负载特性，从而提升永磁电动机的可靠性。

第二是轻型化发展，永磁电动具有优秀的控制性能和节能作用，而且这种电动机的体积比较小，其速度调节可利用频率变化来实现，并且可以在低速状态下直接驱动[3]。因此医疗器械、计算机、电动车等对用永磁电动机的应用越来越普遍，随着科学技术的不断进步，永磁电动机的应用范围必将得到进一步拓展。

第三是高性能发展，很多现代化设备都同时具备高性能电动机和移动电站，例如化纤设备中的变频调速电动机具有较高的精度，稀土永磁电动机具有较高的比例等，随着相关领域对永磁电动机应用的逐渐加深，高性能也成为了主要发展方向之一。

第四是机电一体化，高性能永磁电动机的开发是机电一体化的基础，例如数控机床电机、电脑VCM音圈电机、无刷直流电机等都是实现机电一体化所不可缺少的，而随着高性能电机开发的深入，机电一体化也必将获得更好的发展。

（四）永磁电动机面临的主要问题

永磁电动机还处在发展阶段，在发展市场上还存在有很多问题。首先，我国关于永磁电动机的标准规范还没有完善，标准永磁电动机应该采用什么样的标准还没有得到明确，在一定程度上限制了永磁电动机在我国的发展。其次工业化水平还比较落后，虽然目前我国已经可以批量生产小功率的稀土永磁电动机，但暂时还无法生产大功率的稀土永磁电动机。最后是关于永磁电动机研发和生产的成本投入比较大，因此开展难度比较高。

结束语：综上所述，永磁电动机是21世纪应用前景最为广泛的产品之一，而且永磁电动机产业还在不断的完善。永磁电动机具有很多有点，因此可以断言，未来必将获得更广泛的应用，而且会和人们的日常生活融合在一起，为提升人们的生活质量、为推动社会的发展提供充分保障。

参考文献：

[1]陈若珠，何婷，常勇.永磁同步电机模型预测控制的现状与发展[J].工业仪表与自动化装置，2017，23(3)87-89.

[2]杨朋.稀土永磁电机的应用现状及其发展趋势[J].中国设备工程，2019，12(01):197-198.

[3]张卓然，耿伟伟，陆嘉伟.定子无铁心永磁电机技术研究现状与发展[J].中国电机工程学报，2018，16(20):56-57.