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稀土永磁电机全方面介绍

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2017-01-24

同步电机

  电机是一种机械能、电能相互转换的机械。这个转换过程离不开电机的励磁结构。电机的励磁结构有两种:一种是电流励磁,即依靠铜线圈绕组通过电流来励磁,类似电磁铁产生磁场,磁场的大小取决于绕组的匝数和励磁电流的大小。再一种就是永磁励磁,即通过永磁体提供磁场,磁场的大小取决于永磁体本身磁性能的高低和所用磁体的体积。

  采用永磁励磁的电机就是永磁电机。电流励磁的很大局限性就是线圈发热量大,电机温升高,需要较大的绕组空间,同时还存在较大的铜损等,使得电机的效率和比功率低。而永磁励磁,只要永磁体的磁性能高就不存在以上局限,而且结构简单、维护方便,  特别对一些有特殊要求 (超高转速、超高灵敏度)和特殊环境 (防爆等)使用的电机,永磁 励磁 比电流励磁有突出的优点f2 。因此,在励磁结构方面,随着永磁材料性能的不断提高,新型永磁材料的不断出现,永磁励磁结构将逐步取代传统的电流线圈励磁结构。永磁电机的发展和永磁材料的发展息息相关,新型永磁材料的出现必将大力促进永磁电机的快速发展。  

世界上第一台电机就是永磁电机,所以利用永磁体来制造电机已有很悠久的历史。由于当时永磁材料的磁性能低,制成的电机非常笨重,即被电励磁电机所取代。1940年代以后,具有较高剩磁的铝镍钴和具有较高矫顽力的铁氧体永磁材料相继出现,永磁电机又获得生机,在微特电机领城里占有重要位置。但铝镍钴永磁矫顽力较低、易退磁,铁氧体永磁的剩磁较低,使用范围受到一定限制。  

  至六十年代后期第一代稀土永磁合金(SmCo5)和七十年代第二代稀土永磁合金(Sm2Co17)的出现,虽然原料钐与钴价格昂贵,但磁体磁性能好,使永磁电机有了较大的发展。八十年代钕铁硼稀土永磁问世,1983年被列为世界十大重要科技成果,举世瞩目。由于钕资源丰富,以廉价的铁取代昂贵的钴,价格相对低廉,钕铁硼稀土永磁磁性能好,极大地推动了永磁 电机的开发。稀土永磁磁性能优异,兼有铝镍钴和铁氧体永磁的优点,具有很高的剩磁和矫顽力 ,以及很大的磁能积。稀土永磁的最大磁能积比铝镍钴的大 5~8倍;比铁氧体的大 1O~15倍;在同样的有效体积条件下,比电励磁的大 5~8倍,仅次于超导励磁。且退磁曲线几乎是一条直线,回复曲线与退磁曲线基本重合,抗退磁能力强,热稳定性好 (钐钴永磁),用于电机,可使电机体积缩小,重量减轻,输出功率大,效率显着提高,与电励磁电机相比,比功率 (单位重量电机输出功率)大 40%以上。稀土永磁连同功率电子器件和微型计算机巳被公认为促进电机发展的三大支柱。稀土永磁电机的发展与应用前景广阔,大有可为。  

  在永磁电机产品结构方面,在过去一段时间里,铝镍钴和铁氧体永磁几乎各占一半市场。今后将遵循材料互代性和竞争性原则,钕铁硼则以优异的磁性得到迅速发展。铁氧体永磁则以廉价的优势占据低档电机的市场。铝镍钴应用市场将相对减少,最后大部分将被钕铁硼所取代。但由于铝镍钴温度稳定性高,在高精度测速电机等信号类微电机中仍然会 占有一席之地 。

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