稀土永磁电机是70年代初期出现的一种新型永磁电机,由于稀土永磁体的高磁能积和高矫顽力(特别是高内禀矫顽力),使得稀土永磁电机具有体积小、重量轻、效率高、特性好等一系列优点。
稀土永磁材料的磁性能优异,它经过充磁后不再需要外加能量就能建立很强的永久磁场,用来替代传统电机的电励磁场所制成的稀土永磁电机不仅效率高,而且结构简单、运行可靠,还可做到体积小、重量轻。既可达到传统电励磁电机所无法比拟的高性能(如特高效、特高速、特高响应速度),又可以制成能满足特定运行要求的特种电机,如电梯曳引电机、汽车专用电机等。稀土永磁电机与电力电子技术和微机控制技术相结合,更使电机及传动系统的性能提高到一个崭新的水平。从而提高所配套的技术装备的性能和水平,是电机行业调整产业结构的重要发展方向。
稀土永磁电机的应用范围极为广泛,几乎遍及航空、航天、国防、装备制造、工农业生产和日常生活的各个领域。它包括永磁同步电动机、永磁发电机、直流电动机、无刷直流电动机、交流永磁伺服电动机、永磁直线电机、特种永磁电机及相关的控制系统,几乎覆盖了整个电机行业。
稀土永磁电机的工作原理与电励磁同步电机相同,区别在于前者是以永磁体替代励磁绕组进行励磁。当永磁电机的三相定子绕组(各相差120°电角度)通入频率为f的三相交流电后,将产生一个以同步转速推移的旋转磁场。稳态情况下,主极磁场随着旋转磁场同步转动,因此转子转速亦是同步转速,定子旋转磁场恒与永磁体建立的主极磁场保持相对静止,它们之间相互作用并产生电磁转矩,驱动电机旋转并进行能量转换。
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。
由于稀土永磁具有高剩磁密度、高矫顽力和高磁能积的特点,可以容许所制成的电机具有较大的气隙长度和气隙密度,因而在永磁体安放和磁路结构设计上有很大灵活性,可以根据使用场合,特别是汽车、计算机和航天工程的需要,制成与传统电机不同的结构形状和尺寸,例如盘式电机、无槽电机等。这既可以进一步减少电机的质量和转动惯量,提高电机的反应灵敏度;又可以减少电机转矩的脉动,增加运行的平稳性;还可以简化电机的结构和工艺。因而在计算机外围设备、办公设备和要求精度定位控制的场合得到广泛应用。
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