一、永磁电机概述

电机是以磁场为媒介进行机械能和电能相 互转换的电磁装宜。为在电机内建立进行机电 能鱼转换所必需的气隙游场，可以有两种方法。 一种是在电机绕组内通电流产生，既需要有专门的绕组和相应的装置，又需要不断供给能量以维持电流流动，例如普通的直流电机和同步电机； 另一种是由永磁体来产生磁场，既可简化电机结构，又可节约能虽，这就是永磁电机。永磁电机大致可分为WT几种类型。

L永磁直流电动机

直流电动机采用永磁励磁后，既保留了电励 磁直流电动机良好的调速特性和机械特性，还因 省去了励磁绕组和励猶损耗而具有结构工艺简 单、体积小、用铜量少、效率髙等恃点。因而从家 用电器、便携式起子设备..电动工具到要求有良好动态性能的机密速度和位貴传动系统都大晋 应用永路直流电动化。在所使用的500 WliTF 的微型直流电动机中，味疲电机约占92%;而 10 WIU下的微型直流电动机，永磁电机要占到 99%社。

目前，我国汽车行业发展迅速，汽车工业是永滋电机的最大用户，电机是汽车的关键部件， 一辆超豪华轿车中，各种不同用途的电机达70余台，其中绝大部分是低压永磁直流微电祝。汽 车、摩托车用起动机电动机，采用剁铁棚永滋并 采用减速行星齿轮后，可使起动机电动机的质登 减轻一半。

2.永磁同步电动机

永滋同步电动机与异步电动机相比，不甫要无功励磁电流，可以显著提髙功率因数(可达到 1，甚至容性），减少了定子电流和定子电阻损耗， 而見在稳定运行时没有转子铜耗，迸而可以减小风扇(小容谊电化甚至可以(去掉风扇）和相应的风摩损耗，效率比同规格异步电动祝可提离2〜 10个百分点。而且，永磁同步电动机在25％〜 120%额定载范围内均可保持较髙的效率和功 率因数，使径载运行时节能效果更为显著。这类电机一般都在转子上设置起动绕组，具有在某一 频率和电压下直接起动的能力。目前主要应用在油田、纺织化纤工业、陶瓷玻璃X业和年运行时间长的风机水亲等场合。

纺织化纤行业中设备的负载转动惯大，要求高牵人转矩。合理设计永滋同步电动机的空载漏磁系数、凸极比、转子电阻、永磁体尺寸和定子绕编祀巧可以提高永磁电机的牵入性能，促使 它应用于新型的纺织和化纤工业。

大型电站、矿山、石油、化工等行业所用几 千瓦和兆瓦级风机、栗类用电机是耗能大户，而 目前所用电机的效率和功率因数较低，改用钦铁 棚永磁后不仅提高了机率和功率因数，节约能源，且为无馴结构，提高了运行的可葬性。

3.交流巧服永磁电动机和无刷直流永媒电动机

现在越来越多地用变频电源的交流电动机组成交流调速系统来替代直流电动机调速系统。 在交流电动机中，永磁同步电机的转速在稳定运 行时与电源频率保持恒定的关系，使得它可直接 用于开环的变頻调速系统。这类电祝通常由变 频器频率的逐步升髙来起动，在转子上可W不设 置起动绕组，而且省去了电刷和换向器，维护方便。

变频器供电的永磁同步电动机加上转子位E 置闭环按制系统构成自同步永磁电动机，既具有 电励磁直流电动机的优异调速性能，又实现了无^ 刷化，主要应用于高控制精度和商可靠性的场 合，如航空、航天、数控机床、加工中心、机器人、 电动汽车、计算机外围设备等。

永磁同步电动机具有高效、小振动、低噪声、 高转矩密度的特点，也适合应用在电动车、机床等驱动装置中。

永磁发电机

永磁同步发电机与传统的发电机相比不需要当电环和电刷装置，结构简单，降低了故障率。 采用稀土永磁后迷增大气隙礎密，并把电机 转速提高到最佳值，提高功率质量比。当代航 空、航天用发电机几乎全部采用稀上永磁发电 机。其典型产品为美国通用电气公司制造的 150 kVA、

14 极、12 000 〜21 000 r/min 和 100 kVA、60 000 r/min的稀上钻永磁同步发电 机。其内研发的第一台稀±永磁电机即为3 kW、20 000 r/min的永滋发电机。

目前，独立电源用的内燃机驱动小型发电 机、车用永路发电机、风轮直接驱动的小型永磁 风力发电机正在逐歩推广。

无铁心剁铁鹏磁化电机

采用具有高矫顽力优异特性的锭铁棚永磁 材料，不用或少用娃钢片，制成的无铁也、电机，质量可大大减轻。无铁必永媒电化采用聚磁型 结构和正余弦充磁，所产生的滋场呈正弦分布， 因此可W不用斜槽、采用集中绕组的形式，给系 统控制带来了方便。这类产品的绕组端部短、损 耗小、转矩密度髙，振动噪声也得到显著降低，在 巧车方向盘驱动、机器人、电梯及DVD的驱动等 领域得到了应用。

横向磁通剁铁永磁电机

为了解决安放线圈的槽的宽度与磁通流经 的齿部的宽度之间的矛盾、提高电机的功率密度 和转矩密度，人们不断探索新的破路结构，出现了横向滋通电机（Ti*ansverse Flux Machine)结 构思想。这种电机定子齿植结构和电缆线圈在空间上相互垂直，主磁通沿电机轴向流通，电流和滋负荷在空间上小存在竞争，因而定子尺寸和通电线圈的大小相互独立，在一定范面内可切任 意选取，提离了功率密度。目前国际上对这种结 构电机的研发刚刚起步。

永磁特种电机

控制电机和特种电机的种类很多，其共同的 发展趋势之一是永磁化，以高性能的永磁体励磁 逐步取代电励磁。

由于稀王永磁具有髙剰磁密度、窩矫顽力和 商磁能积的特点，容许所制成的电机具有较大的 气隙长度，因而在永滋体安放和磁路结构设计上 有很大灵活性，可似根据使用场合，特别是汽车、 计算机和航天工程的需要，制成与传统电化不同 的结构形状和尺寸，例如盘式电机、无植电机等。 这既可进一步减少电机的质景和转动巧貴，提 高电机的反应灵敏度;又可li(减少电机转矩的脉 动，增加运巧的平稳性;还可衙化电机的结构 和工艺。因而在计巧机外围设备、办公设备和要 求精度定位控制的场合得到广泛应用。

计算机磁盘驱动器中用以驱动读写磁头作往复运动的动困式直线电动机- 音圈电动机需要窝性能滋

体，以保证足够的灵敏度、缩小体积和减径质量，钦铁棚永磁正好能满足这一要求。20世纪60年代采用铁氧体永磁研制的是 14英寸磁盘驱动器用音圈电动机。自采用钦铁棚永磁后，驱动器尺寸不断缩小，存取时间明显减少，存储容量増加。1984年磁盘驱动器缩小到盘为主：进人20世纪90年代，

3. 5 in磁盘驱动器迅速增长，成为主体。今后几年内2.5和1.8磁盘驱动器将大为发展。 目前，日、美等国钦铁棚永磁销售量的一半左右用于制造音圈电动机。

此外，在步进电动机、开关磁阻电动、低速同步电动机等特种电饥中增加钦铁棚永磁励滋后，

其技术经济性能、动态响应持性都有明显提高与改进。