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    永磁電機

    更新:2021/7/29 22:38:24點擊:
    產品介紹

    高效永磁同步電動機永磁同步電動機與感應電動機相比,不需要無功勵磁電流,可以顯著提高功率因數(可達到1,甚至容性),減少了定子電流和定子電阻損耗,而且在穩定運行時沒有轉子銅耗,進而可以減小風扇(小容量電機甚至可以去掉風扇)和相應的風摩損耗,效率比同規格感應電動機可提高2~8個百分點。而且,永磁同步電動機在25%~120%額定負載范圍內均可保持較高的效率和功率因數,使輕載運行時節能效果更為顯著。這類電機一般都在轉子上設置起動繞組,具有在某一頻率和電壓下直接起動的能力。目前主要應用在油田、紡織化纖工業、陶瓷玻璃工業和年運行時間長的風機水泵等領域。

    我國自主開發的高效高起動轉矩釹鐵硼永磁同步電動機在油田應用中可以解決“大馬拉小車”問題,起動轉矩比感應電動機大50%~100%,可以替代大一個機座號的感應電動機,節電率在20%左右。

    紡織化纖行業中負載轉動慣量大,要求高牽入轉矩。合理設計永磁同步電動機的空載漏磁系數、凸極比、轉子電阻、永磁體尺寸和定子繞組匝數可以提高永磁電機的牽入性能,促使它應用于新型的紡織和化纖工業。

    大型電站、礦山、石油、化工等行業所用幾百千瓦和兆瓦級風機、泵類用電機是耗能大戶,而目前所用電機的效率和功率因數較低,改用釹鐵硼永磁后不僅提高了效率和功率因數,節約能源,且為無刷結構,提高了運行的可靠性。目前1 120kW永磁同步電動機是世界上功率最大的異步起動高效稀土永磁電機,效率高于96.5%(同規格電機效率為95%),功率因數0.94,可以替代比它大1~2個功率等級的普通電動機。 3 交流伺服永磁電動機和無刷直流永磁電動機現在越來越多地用變頻電源和交流電動機組成交流調速系統來替代直流電動機調速系統。在交流電動機中,永磁同步電機的轉速在穩定運行時與電源頻率保持恒定的關系,使得它可直接用于開環的變頻調速系統。這類電機通常由變頻器頻率的逐步升高來起動,在轉子上可以不設置起動繞組,而且省去了電刷和換向器,維護方便。

    變頻器供電的永磁同步電動機加上轉子位置閉環控制系統構成自同步永磁電動機,既具有電勵磁直流電動機的優異調速性能,又實現了無刷化,主要應用于高控制精度和高可靠性的場合,如航空、航天、數控機床、加工中心、機器人、電動汽車、計算機外圍設備等。

    現已研制成寬調速范圍、高恒功率調速比的釹鐵硼永磁同步電動機和驅動系統,調速比高達1:22 500,極限轉速達到9000 r/min。永磁同步電動機高效、小振動、低噪聲、高轉矩密度的特點在電動車、機床等驅動裝置中是最理想的電動機。

    永磁電機的相關注意事項

    1 磁路結構和設計計算

    為了充分發揮各種永磁材料的磁性能,特別是稀土永磁的優異磁性能,制造出性價比高的永磁電機,就不能簡單套用傳統的永磁電機或電勵磁電機的結構和設計計算方法,必須建立新的設計概念,重新分析和改進磁路結構。隨著計算機硬件和軟件技術的迅猛發展,以及電磁場數值計算、優化設計和仿真技術等現代化設計方法的不斷完善,經過電機學術界和工程界的共同努力,現已在永磁電機的設計理論、計算方法、結構工藝和控制技術等方面取得了突破性進展,形成了以電磁場數值計算和等效磁路解析求解相結合的一整套分析研究方法和計算機輔助分析、設計軟件,并正在不斷完善中。

    2 控制問題

    永磁電機制成后不需外界能量即可維持其磁場,但也造成從外部調節、控制其磁場極為困難。永磁發電機難以從外部調節其輸出電壓和功率因數,永磁直流電動機不能再用改變勵磁的辦法來調節其轉速。這些使永磁電機的應用范圍受到了限制。但是,隨著MOSFET、IGBT等電力電子器件和控制技術的迅猛發展,大多數永磁電機在應用中,可以不必進行磁場控制而只進行電樞控制。設計時需要把稀土永磁材料、電力電子器件和微機控制三項新技術結合起來,使永磁電機在嶄新的工況下運行。

    3 不可逆退磁問題

    如果設計或使用不當,永磁電機在過高(釹鐵硼永磁)或過低(鐵氧體永磁)溫度時,在沖擊電流產生的電樞反應作用下,或在劇烈的機械震動時有可能產生不可逆退磁,或叫失磁,使電機性能降低,甚至無法使用。因而,既要研究開發適于電機制造廠使用的檢查永磁材料熱穩定性的方法和裝置,又要分析各種不同結構形式的抗去磁能力,以便在設計和制造時,采用相應措施保證永磁電機不失磁。

    4 成本問題

    鐵氧體永磁電機,特別是微型永磁直流電動機,由于結構工藝簡單、質量減輕,總成本一般比電勵磁電機低,因而得到了極為廣泛的應用。由于稀土永磁目前價格還比較貴,稀土永磁電機的成本一般比電勵磁電機高,這需要用它的高性能和運行費用的節省來補償。在某些場合,例如計算機磁盤驅動器的音圈電動機,采用釹鐵硼永磁后性能提高,體積質量顯著減小,總成本反而降低。在設計時既需根據具體使用場合和要求,進行性能、價格的比較后決定取舍,又要進行結構工藝的創新和設計優化以降低成本。


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