稀土永磁同步電動機(jī)發(fā)展動向

王淦緒(天津安全電機(jī)有限公司)

    【摘  要】概述永磁同步電動機(jī)的發(fā)展動向及釹鐵硼永磁在永磁同步電動機(jī)中的應(yīng)用。通過永磁同步電動機(jī)與異步電動機(jī)的性能比較，指出用稀土永磁同步電動機(jī)取代異步電動機(jī)可達(dá)到高效節(jié)能的效果。

   【敘  詞】同步電動機(jī)稀土電機(jī)異步電動機(jī)比較發(fā)展動向

 

1概述

 

    微型同步電動機(jī)有多種結(jié)構(gòu)形式，電勵磁式要消耗很大的激磁功率，還有電刷滑環(huán)裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差，因此，現(xiàn)在已極少采用。早年出現(xiàn)的磁滯式和反應(yīng)式同步電動機(jī)也有一些缺點(diǎn)，如容量較小，效率較低，功率因數(shù)較差，力能指標(biāo)偏低。而永磁同步電動機(jī)具有突出的優(yōu)點(diǎn)，如：

   

    a．省去了勵磁繞組和附加的直流勵磁電源，節(jié)省了電機(jī)的用銅量，減少了銅耗，從而使電機(jī)的體積縮小、重量減輕、效率提高、成本下降。

    b．無電刷和滑環(huán)裝置，這不但減少了機(jī)械和電氣損耗，而且還不產(chǎn)生電刷火花，對無線電沒有干擾，電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單牢固、運(yùn)行可靠、便于制造、維修方便。

    c．具有嚴(yán)格的轉(zhuǎn)速同步性和寬調(diào)速性，對于要求多臺電機(jī)同步運(yùn)行的調(diào)速系統(tǒng)有突出的優(yōu)點(diǎn)，而且變頻電源可實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制，調(diào)速控制方便，并在所有頻率范圍內(nèi)均能穩(wěn)定運(yùn)行。

    d．效率和功率因數(shù)高。

 

    可見，永磁同步電動機(jī)是一種很有發(fā)展前途的高效節(jié)能產(chǎn)品。但是，這種電機(jī)在我國的生產(chǎn)產(chǎn)量卻很少，供求差距很大，有的只得  靠進(jìn)口，每年約需30萬臺以上，其原因是產(chǎn)品成本較高，制造廠盈利較少；市場售價(jià)較高，買主較少；起動能力差，要求起動性能高的場合難以采用。

 

    在積極有效地進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的過程中，應(yīng)擴(kuò)大高效節(jié)能產(chǎn)品的生產(chǎn)。隨著高性能稀土永磁材料的出現(xiàn)，應(yīng)推廣比稀土釤鈷永磁材料的磁性能更加優(yōu)異，而價(jià)格卻更便宜的第三代稀土釹鐵硼磁鋼在永磁電機(jī)中的應(yīng)用，采取切實(shí)步驟把已往使用鐵氧體、鋁鎳鈷和稀土釤鈷磁鋼的永磁電機(jī)作一次更新?lián)Q代，使釹鐵硼新一代永磁同步電動機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到更大的改善，進(jìn)而擴(kuò)大生產(chǎn)這種帶方向性的高效節(jié)能的電機(jī)產(chǎn)品。

 

    與異步電動機(jī)相比，永磁同步電動機(jī)的缺點(diǎn)是價(jià)格較貴，起動能力較差。因此，永磁同步電動機(jī)一般都用在要求電機(jī)同步運(yùn)行、變頻無級調(diào)速、對起動性能要求不高的場合，如用于風(fēng)機(jī)、水泵、紡織、化纖、數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人等作恒速傳動和自動控制系統(tǒng)中的驅(qū)動元件。當(dāng)采用變頻裝置驅(qū)動時，用低頻軟起動可克服同步電動機(jī)的起動困難，因此，受到國際電機(jī)行業(yè)的普遍重視。

 

2永磁同步電動機(jī)發(fā)展動向

 

    美國、日本和德國是開發(fā)永磁同步電動機(jī)起步較早的國家。早在本世紀(jì)50年代，美國ge公司就研制了一批數(shù)百瓦的微型永磁同步電動機(jī)。那時，這種電機(jī)是在鼠籠轉(zhuǎn)子中加裝鐵氧體永磁，但由于這種磁鋼的磁能積和剩磁密度都很低，其功率因數(shù)雖然提高較多，但效率提高較少；西德西門子公司，經(jīng)過10多年的研究，采用不同的結(jié)構(gòu)型式和鐵氧體永磁材料，開發(fā)了多種用途的永磁同步電動機(jī)。如用于化纖設(shè)備的容量為2.5kw、18 000r／min高速永磁同步電動機(jī)，用于變頻器供電的 系列永磁同步電動機(jī)。

 

    1973年國際上出現(xiàn)了第一次能源危機(jī)，石油、燃料、電力不斷漲價(jià)，能耗最嚴(yán)重的美國首當(dāng)其沖。1975年7月聯(lián)邦能源局fea委托公司對電動機(jī)的節(jié)能潛力和高效電動機(jī)的發(fā)展前景進(jìn)行調(diào)查分析。1976年8月，該公司提交了一份題為《能量的效率與電動機(jī)》的報(bào)告，引起了美國工業(yè)部門的廣泛重視。一時間，許多電機(jī)廠、研究所和大學(xué)相繼開發(fā)了高效率異步電動機(jī)(效率比一般異步電動機(jī)約高4百分之)，并紛紛研制高效率、高功率因數(shù)的永磁同步電動機(jī)和“功率因數(shù)控制器”等各種節(jié)能裝置。可見，永磁同步電動機(jī)是一種高效節(jié)能產(chǎn)品已成為人們的共識，并已引起世人的廣泛關(guān)注。70年代后期，發(fā)展微型和小型永磁同步電動機(jī)已呈世界性趨勢。

 

    60年代初期和70年代初期，第一代和第二代稀土釤鈷永磁材料 相繼問世，釤鈷材料的優(yōu)