永磁微特電機發展動向

王海黎(長沙鐵道學院)

【摘  要】介紹國外近期研制的一種新型稀土感應電動機的結構特點，并指出國內外永磁微特電機的發展動向。

    【敘  詞】永磁電機微電機結構動向

1概述

    高性能稀土磁鐵問世已有10余年了，人們一直在研究取代采用舊式鐵氧體磁鐵和鋁鐵鎳鈷永磁合金的電動機。由于永磁微特電機具有效率高、結構簡單、工作特性優良、易于控制和價格低廉等特點，已廣泛用于家用電器、汽車、計算機外部設備、儀器儀表及數控機床等領域。特別是近年來稀土永磁成本的降低以及高性能永磁體的出現，永磁式微特電機越來越占有極其重要的地位。當前，全世界永磁式微特電機年產量在30億臺左右，其中日本的永磁式微特電機年產量就突破了20億臺，1993年產量達25億臺。

    近年來，隨著家用電器、計算機外部設備、視聽設備的發展，我國對永磁式微特電機的需求量也在急劇增加。

2一種新型的稀土磁鐵感應電動

2．1結構

    日本在近期研制成功一種應用稀土磁鐵的新型感應電動機，內裝電磁減速齒輪，適合低速、高轉矩的驅動。這種電動機適合于損耗小、功率高、連續運轉的場合。

    圖1為電動機的結構圖，這種電動機在結構上的特征是，面向電樞一側的氣隙部分有薄薄的****磁鐵。

2．2推力與轉矩

    圖1中的電機電樞1腳用圖2表示。****磁鐵的磁動勢將磁場臨界能轉換成虛擬的電流i_m。

式中n——導體匝數／電樞腳數

    i_a——電樞電流瞬時值

    b_r——磁鐵剩余磁通密度

    z——轉子齒數

    l——氣隙深度

    m——相數

    λ——轉子齒的齒距

    n——電樞腳數／相

    同樣，轉矩丁可用下式表示：

式中r——轉子半徑

3永磁微特電機的國內外發展動向

    我國微特電機制造業始于50年代末期，主要是為滿足軍工配套需要而研制的。首先進行研制的是我國航空電子設備用的直流伺服電動機系列。發展至今，按照微特電機的原理與應用來分類，已有一般結構永磁直流電動機、永磁平滑電樞直流電動機、永磁直流力矩電動機、永磁直流無刷電動機、永磁步進電機、永磁同步電動機等，其中很多品種國內產量還很低，有的甚至還處于研制的階段。比如交流永磁伺服電動機，目前以日本的發展最快，1990年交流伺服電動機已達60萬臺，且從總趨勢來看是交流取代直流，發展我國的交流伺服電動機也勢在必行。

    隨著我國工業自動化程度的提高，稀土永磁在儀器儀表中的應用以及快淬釹鐵硼永磁設備的研制、第四代釤鐵氮氫稀土永磁材料的研制都會促進我國永磁微特電機的發展，“八五”期間我國對微特電機的需求量每年可達2～3億臺，其中70 ～80 是永磁微特電機。

    西方一些主要工業化國家往往將家庭擁有的微電機臺數來衡量一個國家的工業及生活水平。美國平均每個家庭擁有量超過50臺，日本家庭超過40臺，而我國既使是城市，居民家庭的擁有量也并不多，工業自動化程度還很低。按世界貿易額統計，工業自動化微特電機占22 ，計算機外設、音響用微特電機占58 ，家用電器用微特電機占8 ，軍用微特電機占12 9／6。

    我國的永磁微特電機事業與國外先進水平相比尚有一定的差距。但也說明，隨著我國磁性材料工業的發展、工業自動化程度的提高，微特電機具有大量需求的潛力，市場極其廣闊。