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    蘇州磁特性決定電機走勢:永磁電機的發展歷史,蘇州吸鐵石

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    磁特性決定電機走勢:永磁電機的發展歷史

    發布時間 : 2018-08-14 09:48:27      訪問量 : 4750次

    永磁電機的發展同永磁材料的發展密切相關。我國是世界上最早發現永磁材料的磁特性并把它應用于實踐的國家,兩千多年前,我國利用永磁材料的磁特性制成了指南針,在航海、軍事等領域發揮了巨大的作用,成為我國古代四大發明之一。


    世界上第一臺電機就是由永磁體產生勵磁磁場的永磁電機。但當時所用的永磁材料是天然磁鐵礦石(Fe3O4),磁能密度很低,用它制成的電機體積龐大,不久被電勵磁電機所取代。


    隨著各種電機迅速發展的需要和電流充磁器的發明,人們對永磁材料的機理、構成和制造技術進行了深入研究,相繼發現了碳鋼、鎢鋼(最大磁能積約2.7 kJ/m3)、鈷鋼(最大磁能積約7.2 kJ/m3)等多種永磁材料。特別是20世紀30年代出現的鋁鎳鈷永磁(最大磁能積可達85 kJ/m3)和50年代出現的鐵氧體永磁(最大磁能積現可達40 kJ/m3),磁性能有了很大提高,各種微型和小型電機又紛紛使用永磁體勵磁。永磁電機的功率小至數毫瓦,大至幾十千瓦,在軍事、工農業生產和日常生活中得到廣泛應用,產量急劇增加。相應地,這段時期在永磁電機的設計理論、計算方法、充磁和制造技術等方面也都取得了突破性進展,形成了以永磁體工作圖圖解法為代表的一套分析研究方法。但是,鋁鎳鈷永磁的矯頑力偏低(36~160 kA/m),鐵氧體永磁的剩磁密度不高(0.2~0.44 T),限制了它們在電機中的應用范圍。一直到20世紀60年代和80年代,稀土鈷永磁和釹鐵硼永磁(二者統稱稀土永磁)相繼問世,它們的高剩磁密度、高矯頑力、高磁能積和線性退磁曲線的優異磁性能特別適合于制造電機,從而使永磁電機的發展進入一個新的歷史時期。


    永磁電機的特點及應用


    與傳統的電勵磁電機相比,永磁電機,特別是稀土永磁電機具有結構簡單,運行可靠;體積小,質量輕;損耗小,效率高;電機的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優點。因而應用范圍極為廣泛,幾乎遍及航空航天、國防、工農業生產和日常生活的各個領域。


    下面介紹幾種典型永磁電機的主要特點及其主要應用場合。


    1 稀土永磁發電機永磁同步發電機與傳統的發電機相比不需要集電環和電刷裝置,結構簡單,減少了故障率。采用稀土永磁后還可以增大氣隙磁密,并把電機轉速提高到最佳值,提高功率質量比。當代航空、航天用發電機幾乎全部采用稀土永磁發電機。


    2 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。


    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。


    4 永磁直流電動機直流電動機采用永磁勵磁后,既保留了電勵磁直流電動機良好的調速特性和機械特性,還因省去了勵磁繞組和勵磁損耗而具有結構工藝簡單、體積小、用銅量少、效率高等特點。目前,我國汽車行業發展迅速,汽車工業是永磁電機的最大用戶,電機是汽車的關鍵部件,一輛超豪華轎車中,各種不同用途的電機達70余臺,其中絕大部分是低壓永磁直流微電機。汽車、摩托車用起動機電動機,采用釹鐵硼永磁并采用減速行星齒輪后,可使起動機電動機的質量減輕一半。


    永磁電機的分類


    永磁電機種類繁多。根據電機功能大致可分為永磁發電機和永磁電動機兩大類 。


    永磁 電動機又可分為永磁直流電動機和永磁交流電動機。而永磁交流電動機指的是帶有永磁轉子的多相同步電動機,所以常被稱為永磁同步電動機 (PMSM)。


    永磁直流電動機如果按有無電劇和換向器來分.又可分為永磁有刷直流電動機和永磁無刷 直流電動機 (BLDCM )。


    當今世界,現代電力電子學理論和技術正在大發展.電力電子器件,如 MOSFET、IGBT、MCT 等的不斷問世,控制裝置發生根本性變化。自F·BlascEke提出交流電機矢量控制原理之后,矢量控制技術的發展開創了交流伺服傳動控制的新紀元,麗各種高性能微處理器的不斷推出,進一步加速了交流伺服系統取代直流伺服系統的發展。交辯I伺服系統取代直流伺服系統已成必然趨勢。然而,具有正弦波反電勢的永磁同步電動機 (PMSM)和具有梯形波反電勢的無刷直流電動機 (BLIX~)因其本身卓越的性能必將會成為發展高性能交流伺服系統的主流 。


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