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永磁電機(jī)采用永磁體生成電機(jī)的磁場,無需勵磁線圈也無需勵磁電流,效率高結(jié)構(gòu)簡單,是很好的節(jié)能電機(jī),隨著高性能永磁材料的問世和控制技術(shù)的迅速發(fā)展.永磁電機(jī)的應(yīng)用將會變得更為廣泛。
永磁電機(jī)的發(fā)展歷史:
永磁電機(jī)的發(fā)展同永磁材料的發(fā)展密切相關(guān)。我國是世界上最早發(fā)現(xiàn)永磁材料的磁特性并把它應(yīng)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(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用,成為我國古代四大發(fā)明之一。
19世紀(jì)20年代出現(xiàn)的世界上第一臺電機(jī)就是由永磁體產(chǎn)生勵磁磁場的永磁電機(jī)。但當(dāng)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(jī)體積龐大,不久被電勵磁電機(jī)所取代。
隨著各種電機(jī)迅速發(fā)展的需要和電流充磁器的發(fā)明,人們對永磁材料的機(jī)理、構(gòu)成和制造技術(shù)進(jìn)行了深入研究,相繼發(fā)現(xiàn)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(jì)30年代出現(xiàn)的鋁鎳鈷永磁(最大磁能積可達(dá)85 kJ/m3)和50年代出現(xiàn)的鐵氧體永磁(最大磁能積現(xiàn)可達(dá)40 kJ/m3),磁性能有了很大提高,各種微型和小型電機(jī)又紛紛使用永磁體勵磁。永磁電機(jī)的功率小至數(shù)毫瓦,大至幾十千瓦,在軍事、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中得到廣泛應(yīng)用,產(chǎn)量急劇增加。相應(yīng)地,這段時期在永磁電機(jī)的設(shè)計理論、計算方法、充磁和制造技術(shù)等方面也都取得了突破性進(jìn)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(jī)中的應(yīng)用范圍。一直到20世紀(jì)60年代和80年代,稀土鈷永磁和釹鐵硼永磁(二者統(tǒng)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
永磁電機(jī)的特點及應(yīng)用:
與傳統(tǒng)的電勵磁電機(jī)相比,永磁電機(jī),特別是稀土永磁電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單,運行可靠;體積小,質(zhì)量輕;損耗小,效率高;電機(jī)的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點。因而應(yīng)用范圍極為廣泛,幾乎遍及航空航天、國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個領(lǐng)域。
永磁電機(jī)在各個應(yīng)用領(lǐng)域中的重要作用:
1、節(jié)能稀土永磁電機(jī)以消費為主要對象,如紡織和化纖工業(yè)用稀土永磁同步電機(jī),石油、采礦,稀土永磁同步電動機(jī)在煤礦運輸機(jī)械,稀土永磁同步電機(jī)驅(qū)動各種泵與風(fēng)機(jī)。
2、各種稀土永磁電機(jī)被各種類型的車輛(汽車,摩托車,火車)使用,稀土永磁電機(jī)是最大的市場。據(jù)統(tǒng)計,大約70%的車用稀土永磁電機(jī)。豪華轎車,為各種應(yīng)用的電機(jī)已達(dá)70多套。由于各種汽車電機(jī)的要求是不同的,永磁材料的選擇是不一樣的。馬達(dá)磁鐵用于空調(diào)、風(fēng)機(jī)、電動車窗,從價格的角度考慮,未來將繼續(xù)鐵氧體的優(yōu)勢。點火線圈、驅(qū)動裝置、傳感器,仍然使用Sm-Co燒結(jié)磁體。此外,汽車零部件,也是電動汽車不可忽視的,作為一種環(huán)保型(EV)和混合動力電動汽車(HEV)。
3、稀土永磁電機(jī)交流伺服系統(tǒng)一套電子的、高性能的、速度控制系統(tǒng)的機(jī)電一體化機(jī)械。系統(tǒng)是一個自我控制的永磁同步電機(jī)主體。該系統(tǒng)用于數(shù)控機(jī)床的發(fā)展,柔性制造技術(shù);也用于電動汽車,而不是傳統(tǒng)的熱動力車,車輛排放的自由。稀土永磁電機(jī)是一種很有發(fā)展前途的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
4、新領(lǐng)域主要是為新的空調(diào)和冰箱的小功率稀土永磁同步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的支持,用于各種稀土永磁直流微電機(jī)的無線電動小工具,稀土永磁無刷直流電動機(jī)是功率不同的儀器。這種電機(jī)的需求也很大。
5、在航空航天應(yīng)用為優(yōu)勢的稀土永磁材料,使其在航空發(fā)動機(jī)應(yīng)用非常合適。雖然有稀土永磁電機(jī)在空氣中的一些應(yīng)用程序(如發(fā)電機(jī)電壓和短路保護(hù)等),但國內(nèi)外的專家一致認(rèn)為,稀土永磁電機(jī)是新一代航空發(fā)動機(jī)的一個重要發(fā)展方向。