現代永磁電機技術的研究

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0 引言

永磁電機是電機歷史中最為悠長的種類，同時也是技術和結構進步最快的電機類型。特別是近20年，現代永磁電機技術有了永磁材料和周邊技術發展的支撐，形成了快速發展的勢頭，并使永磁電機向大功率、大轉矩、耐高溫、智能化等方向不斷發展。新時期，為了更好地發揮現代永磁電機技術的價值，在繼續突破永磁材料瓶頸的基礎上，推進現代永磁電機周邊技術的發展，更好地把握市場上對現代永磁電機的技術和功能要求，達到現代永磁電機對生產和生活的價值和貢獻，進而實現現代永磁電機技術的積極作用和價值。

1 現代永磁材料的技術發展

現代永磁電機技術的基礎是永磁材料，只有永磁材料的開發實現了功能化、智能化，才能推進現代永磁電機技術繼續向深入發展。近些年來永磁材料的發展進程屬于逐步加快的過程，以NdFeB永磁材料為代表的新型永磁材料將現代永磁電機磁能積的最大值擴大了2倍，現代永磁電機的理論功率達到了320～360kJ/m3，使現代永磁電機輸出功率穩定在300kJ/m3，這對于傳統永磁電機來講無疑是巨大的飛躍。當前行業對于NdFeB永磁材料的技術展望是在盡可能短的時間內達到未定輸出400kJ/m3的目標值。此外以SmFeN為代表永磁材料也是發展的另一個主要方向，SmFeN永磁材料的磁能積雖然只能達到最大240kJ/m3，但是SmFeN永磁材料具有粘結性，這樣可以通過注塑將永磁電機的鐵心和磁極一次性注塑成型，這有利于提高永磁電機的制造效率，同時也有利于實現永磁電機的小型化，還有利于永磁電機實現智能化。

2 現代永磁電機周邊技術的發展

2.1 現代永磁電機的充磁技術

當前現代永磁電機存在大量的半導體器件，這樣的結構和形式需要充磁技術作為支撐，這樣才能有利于現代永磁電機穩定地發揮出功能。而當前半導體器件出現了功率越來越大的特點，這就在客觀上需要充磁技術進行不斷地提高和發展，以此來適應現代永磁電機的發展需要。目前充磁技術重點在高矯頑力永磁材料方面進行著發展，這一材料除了容易被充分磁化的優勢以外，而且便于形成對現代永磁電機的功能控制，是當前永磁電機重要的周邊技術。

2.2 現代永磁電機的裝配技術

NdFeB永磁材料具有高矯頑力的特點，在現代永磁電機的裝配過程中要確保單塊NdFeB永磁材料的穩定，這就需要在制造過程中加強NdFeB永磁材料裝配技術的運用。當前，現代永磁電機在開路狀態下不怕失磁，這一優點要在NdFeB永磁材料的裝配過程中加以應用，以此來實現現代永磁電機更好地生產[1]。

2.3 現代永磁電機的解析技術

現代永磁電機解析過程的關鍵是磁路設計和磁路計算，當前的主要方法是FEM計算方法和模糊優化磁路計算技術，新時期現代永磁電機的解析過程中要通過漏磁的精確計算和磁路參數的重點確定來實現現代永磁電機的精確解析，從而實現對現代永磁電機更為合理的設計。

2.4 現代永磁電機的控制技術

當前現代永磁電機的控制技術集中在模塊化和智能化兩個方面，在控制理論發展的背景下，矢量控制技術得以在現代永磁電機的設計和生產中得到廣泛應用，這就促使現代永磁電機的種類不斷地增多，在擴寬現代永磁電機市場的同時，也實現了應用領域的拓展。

3 現代永磁電機技術的應用發展

3.1 現代永磁電機的的大功率化發展

當前現代永磁電機具有耐高溫和大功率化的發展趨勢，特別是高矯頑力NdFeB永磁材料的研制成功，使得永磁電機不怕退磁，再加上高速開關的實用化，從而變速驅動電源可以實現大容量化，這使得現代永磁電機的的功率可以達到數百千瓦，確保轉數達到30 000r/min的適用范圍[2]。

3.2 現代永磁電機的大轉矩化發展

國外研制成功的船用推進器用無刷永磁直流電動機，磁極采用衫鉆永磁體.其容量為1 095kW，轉速為230r/min，額定轉矩為45kN·m，比普通直流電動機的體積減小60%左右[3]。

3.3 現代永磁電機的耐高溫特性

現代永磁電機的永磁體采用新型材料，使得電機繞組采用陶瓷和玻璃纖維進行絕緣處理，軸承采用陶瓷軸承，并采用固體潤滑脂，這種電機應用廣泛，可以在200℃～300℃高溫環境下穩定地工作[4]。

3.4 現代永磁電機的機電一體化發展

隨著家用電器及辦公自動化技術的普及，將永磁無刷直流電動機及其電源組裝在一個機殼里，形成真正的一體化電機。目前日本、德國和法國等都有這樣的產品，最大容量可作到100kW，重量僅有28kg，可見相當輕量化。

3.5 現代永磁電機的智能化發展

智能化現代永磁電機可以通過傳感器、相關網絡和中心控制設備達到對運行狀態的控制，同時做到對故障和問題的及時報警，這有利于現代永磁電機在更加穩定和安全的狀況下運行[5]。

4 結語

綜上所述，現代永磁電機技術是當前電機發展的重要方向，要通過永磁材料的不斷創新和周邊技術的不斷發展來實現現代永磁電機技術對社會和生產的貢獻。同時我們要做好對現代永磁電機技術的應用，以掌握現代永磁電機趨勢和市場發展的策略來規劃現代永磁電機技術前進的步伐和方向。

[1] 牛志鈞.永磁電機制造關鍵工藝淺議[J].電機與控制應用.2007.4.

[2] 朱俊.稀土永磁電機的應用現狀及其發展趨勢[J].中國重型裝備.2008.4.

[3] 孔祥浩,張卓然.新型永磁電機的技術創新和市場前景分析[J].新技術新工藝.2007.4.

[4] 黃蘇融,錢慧杰,張琪,等.現代永磁電機技術研究與應用開發[J].電機與控制應用.2007.1.

[5] 郭春生.發展稀土永磁電機,推動節能降耗,保護環境[J].電氣技術.2007.8.