现代永磁电机技术的研究

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(1.佳木斯中唯实业有限公司，黑龙江佳木斯 154005；2.中国自动化控制系统总公司工程部，北京 100026)

0 引言

永磁电机是电机历史中最为悠长的种类，同时也是技术和结构进步最快的电机类型。特别是近20年，现代永磁电机技术有了永磁材料和周边技术发展的支撑，形成了快速发展的势头，并使永磁电机向大功率、大转矩、耐高温、智能化等方向不断发展。新时期，为了更好地发挥现代永磁电机技术的价值，在继续突破永磁材料瓶颈的基础上，推进现代永磁电机周边技术的发展，更好地把握市场上对现代永磁电机的技术和功能要求，达到现代永磁电机对生产和生活的价值和贡献，进而实现现代永磁电机技术的积极作用和价值。

1 现代永磁材料的技术发展

现代永磁电机技术的基础是永磁材料，只有永磁材料的开发实现了功能化、智能化，才能推进现代永磁电机技术继续向深入发展。近些年来永磁材料的发展进程属于逐步加快的过程，以NdFeB永磁材料为代表的新型永磁材料将现代永磁电机磁能积的最大值扩大了2倍，现代永磁电机的理论功率达到了320～360kJ/m3，使现代永磁电机输出功率稳定在300kJ/m3，这对于传统永磁电机来讲无疑是巨大的飞跃。当前行业对于NdFeB永磁材料的技术展望是在尽可能短的时间内达到未定输出400kJ/m3的目标值。此外以SmFeN为代表永磁材料也是发展的另一个主要方向，SmFeN永磁材料的磁能积虽然只能达到最大240kJ/m3，但是SmFeN永磁材料具有粘结性，这样可以通过注塑将永磁电机的铁心和磁极一次性注塑成型，这有利于提高永磁电机的制造效率，同时也有利于实现永磁电机的小型化，还有利于永磁电机实现智能化。

2 现代永磁电机周边技术的发展

2.1 现代永磁电机的充磁技术

当前现代永磁电机存在大量的半导体器件，这样的结构和形式需要充磁技术作为支撑，这样才能有利于现代永磁电机稳定地发挥出功能。而当前半导体器件出现了功率越来越大的特点，这就在客观上需要充磁技术进行不断地提高和发展，以此来适应现代永磁电机的发展需要。目前充磁技术重点在高矫顽力永磁材料方面进行着发展，这一材料除了容易被充分磁化的优势以外，而且便于形成对现代永磁电机的功能控制，是当前永磁电机重要的周边技术。

2.2 现代永磁电机的装配技术

NdFeB永磁材料具有高矫顽力的特点，在现代永磁电机的装配过程中要确保单块NdFeB永磁材料的稳定，这就需要在制造过程中加强NdFeB永磁材料装配技术的运用。当前，现代永磁电机在开路状态下不怕失磁，这一优点要在NdFeB永磁材料的装配过程中加以应用，以此来实现现代永磁电机更好地生产[1]。

2.3 现代永磁电机的解析技术

现代永磁电机解析过程的关键是磁路设计和磁路计算，当前的主要方法是FEM计算方法和模糊优化磁路计算技术，新时期现代永磁电机的解析过程中要通过漏磁的精确计算和磁路参数的重点确定来实现现代永磁电机的精确解析，从而实现对现代永磁电机更为合理的设计。

2.4 现代永磁电机的控制技术

当前现代永磁电机的控制技术集中在模块化和智能化两个方面，在控制理论发展的背景下，矢量控制技术得以在现代永磁电机的设计和生产中得到广泛应用，这就促使现代永磁电机的种类不断地增多，在扩宽现代永磁电机市场的同时，也实现了应用领域的拓展。

3 现代永磁电机技术的应用发展

3.1 现代永磁电机的的大功率化发展

当前现代永磁电机具有耐高温和大功率化的发展趋势，特别是高矫顽力NdFeB永磁材料的研制成功，使得永磁电机不怕退磁，再加上高速开关的实用化，从而变速驱动电源可以实现大容量化，这使得现代永磁电机的的功率可以达到数百千瓦，确保转数达到30 000r/min的适用范围[2]。

3.2 现代永磁电机的大转矩化发展

国外研制成功的船用推进器用无刷永磁直流电动机，磁极采用衫钻永磁体.其容量为1 095kW，转速为230r/min，额定转矩为45kN·m，比普通直流电动机的体积减小60%左右[3]。

3.3 现代永磁电机的耐高温特性

现代永磁电机的永磁体采用新型材料，使得电机绕组采用陶瓷和玻璃纤维进行绝缘处理，轴承采用陶瓷轴承，并采用固体润滑脂，这种电机应用广泛，可以在200℃～300℃高温环境下稳定地工作[4]。

3.4 现代永磁电机的机电一体化发展

随着家用电器及办公自动化技术的普及，将永磁无刷直流电动机及其电源组装在一个机壳里，形成真正的一体化电机。目前日本、德国和法国等都有这样的产品，最大容量可作到100kW，重量仅有28kg，可见相当轻量化。

3.5 现代永磁电机的智能化发展

智能化现代永磁电机可以通过传感器、相关网络和中心控制设备达到对运行状态的控制，同时做到对故障和问题的及时报警，这有利于现代永磁电机在更加稳定和安全的状况下运行[5]。

4 结语

综上所述，现代永磁电机技术是当前电机发展的重要方向，要通过永磁材料的不断创新和周边技术的不断发展来实现现代永磁电机技术对社会和生产的贡献。同时我们要做好对现代永磁电机技术的应用，以掌握现代永磁电机趋势和市场发展的策略来规划现代永磁电机技术前进的步伐和方向。

[1] 牛志钧.永磁电机制造关键工艺浅议[J].电机与控制应用.2007.4.

[2] 朱俊.稀土永磁电机的应用现状及其发展趋势[J].中国重型装备.2008.4.

[3] 孔祥浩,张卓然.新型永磁电机的技术创新和市场前景分析[J].新技术新工艺.2007.4.

[4] 黄苏融,钱慧杰,张琪,等.现代永磁电机技术研究与应用开发[J].电机与控制应用.2007.1.

[5] 郭春生.发展稀土永磁电机,推动节能降耗,保护环境[J].电气技术.2007.8.