永磁電機采用永磁體生成電機的磁場，無需勵磁線圈也無需勵磁電流，效率高結(jié)構(gòu)簡單，是很好的節(jié)能電機，隨著高性能永磁材料的問世和控制技術(shù)的迅速發(fā)展．永磁電機的應(yīng)用將會變得更為廣泛。

永磁電機的發(fā)展歷史

永磁電機的發(fā)展同永磁材料的發(fā)展密切相關(guān)。我國是世界上最早發(fā)現(xiàn)永磁材料的磁特性并把它應(yīng)用于實踐的國家，兩千多年前，我國利用永磁材料的磁特性制成了指南針，在航海、軍事等領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用，成為我國古代四大發(fā)明之一。

19世紀20年代出現(xiàn)的世界上第一臺電機就是由永磁體產(chǎn)生勵磁磁場的永磁電機。但當時所用的永磁材料是天然磁鐵礦石（Fe3O4），磁能密度很低，用它制成的電機體積龐大，不久被電勵磁電機所取代。

隨著各種電機迅速發(fā)展的需要和電流充磁器的發(fā)明，人們對永磁材料的機理、構(gòu)成和制造技術(shù)進行了深入研究，相繼發(fā)現(xiàn)了碳鋼、鎢鋼（最大磁能積約2.7 kJ/m3）、鈷鋼（最大磁能積約7.2 kJ/m3）等多種永磁材料。

特別是20世紀30年代出現(xiàn)的鋁鎳鈷永磁（最大磁能積可達85 kJ/m3）和50年代出現(xiàn)的鐵氧體永磁（最大磁能積現(xiàn)可達40 kJ/m3），磁性能有了很大提高，各種微型和小型電機又紛紛使用永磁體勵磁。永磁電機的功率小至數(shù)毫瓦，大至幾十千瓦，在軍事、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中得到廣泛應(yīng)用，產(chǎn)量急劇增加。相應(yīng)地，這段時期在永磁電機的設(shè)計理論、計算方法、充磁和制造技術(shù)等方面也都取得了突破性進展，形成了以永磁體工作圖圖解法為代表的一套分析研究方法。

但是，鋁鎳鈷永磁的矯頑力偏低（36～160 kA/m），鐵氧體永磁的剩磁密度不高（0.2～0.44 T），限制了它們在電機中的應(yīng)用范圍。一直到20世紀60年代和80年代，稀土鈷永磁和釹鐵硼永磁（二者統(tǒng)稱稀土永磁）相繼問世，它們的高剩磁密度、高矯頑力、高磁能積和線性退磁曲線的優(yōu)異磁性能特別適合于制造電機，從而使永磁電機的發(fā)展進入一個新的歷史時期。

永磁電機的特點及應(yīng)用

與傳統(tǒng)的電勵磁電機相比，永磁電機，特別是稀土永磁電機具有結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠；體積小，質(zhì)量輕；損耗小，效率高；電機的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點。因而應(yīng)用范圍極為廣泛，幾乎遍及航空航天、國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個領(lǐng)域。下面介紹幾種典型永磁電機的主要特點及其主要應(yīng)用場合。

稀土永磁發(fā)電機永磁同步發(fā)電機與傳統(tǒng)的發(fā)電機相比不需要集電環(huán)和電刷裝置，結(jié)構(gòu)簡單，減少了故障率。采用稀土永磁后還可以增大氣隙磁密，并把電機轉(zhuǎn)速提高到最佳值，提高功率質(zhì)量比。當代航空、航天用發(fā)電機幾乎全部采用稀土永磁發(fā)電機。其典型產(chǎn)品為美國通用電氣公司制造的150 kVA 14 極 12 000 r/min～21 000 r/min和100 kVA 60 000 r/min的稀土鈷永磁同步發(fā)電機。國內(nèi)研發(fā)的第一臺稀土永磁電機即為3 kW 20 000 r/min的永磁發(fā)電機。

永磁發(fā)電機也用作大型汽輪發(fā)電機的副勵磁機，80年代我國研制成功當時世界容量最大的40 kVA～160 kVA稀土永磁副勵磁機，配備200 MW～600 MW汽輪發(fā)電機后大大提高電站運行的可靠性。

目前，獨立電源用的內(nèi)燃機驅(qū)動小型發(fā)電機、車用永磁發(fā)電機、風(fēng)輪直接驅(qū)動的小型永磁風(fēng)力發(fā)電機正在逐步推廣。

永磁電機在各個應(yīng)用領(lǐng)域中的重要作用

1 節(jié)能稀土永磁電機以消費為主要對象，如紡織和化纖工業(yè)用稀土永磁同步電機，石油、采礦，稀土永磁同步電動機在煤礦運輸機械，稀土永磁同步電機驅(qū)動各種泵與風(fēng)機。

2 各種稀土永磁電機被各種類型的車輛（汽車，摩托車，火車）使用，稀土永磁電機是zui大的市場。據(jù)統(tǒng)計，大約70%的車用稀土永磁電機。豪華轎車，為各種應(yīng)用的電機已達70多套。由于各種汽車電機的要求是不同的，永磁材料的選擇是不一樣的。馬達磁鐵用于空調(diào)、風(fēng)機、電動車窗，從價格的角度考慮，未來將繼續(xù)鐵氧體的優(yōu)勢。點火線圈、驅(qū)動裝置、傳感器，仍然使用Sm-Co燒結(jié)磁體。此外，汽車零部件，也是電動汽車不可忽視的，作為一種環(huán)保型（EV）和混合動力電動汽車（HEV）。

3 稀土永磁電機交流伺服系統(tǒng)一套電子的、高性能的、速度控制系統(tǒng)的機電一體化機械。系統(tǒng)是一個自我控制的永磁同步電機主體。該系統(tǒng)用于數(shù)控機床的發(fā)展，柔性制造技術(shù)；也用于電動汽車，而不是傳統(tǒng)的熱動力車，車輛排放的自由。稀土永磁電機是一種很有發(fā)展前途的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

4 新領(lǐng)域主要是為新的空調(diào)和冰箱的小功率稀土永磁同步電機變頻調(diào)速系統(tǒng)的支持，用于各種稀土永磁直流微電機的無線電動小工具，稀土永磁無刷直流電動機是功率不同的儀器。這種電機的需求也很大。

5 在航空航天應(yīng)用為優(yōu)勢的稀土永磁材料，使其在航空發(fā)動機應(yīng)用非常合適。雖然有稀土永磁電機在空氣中的一些應(yīng)用程序（如發(fā)電機電壓和短路保護等），但國內(nèi)外的專家一致認為，稀土永磁電機是新一代航空發(fā)動機的一個重要發(fā)展方向。

成本問題

鐵氧體永磁電機，特別是微型永磁直流電動機，由于結(jié)構(gòu)工藝簡單、質(zhì)量減輕，總成本一般比電勵磁電機低，因而得到了極為廣泛的應(yīng)用。由于稀土永磁目前價格還比較貴，稀土永磁電機的成本一般比電勵磁電機高，這需要用它的高性能和運行費用的節(jié)省來補償。

在某些場合，例如計算機磁盤驅(qū)動器的音圈電動機，采用釹鐵硼永磁后性能提高，體積質(zhì)量顯著減小，總成本反而降低。在設(shè)計時既需根據(jù)具體使用場合和要求，進行性能、價格的比較后決定取舍，又要進行結(jié)構(gòu)工藝的創(chuàng)新和設(shè)計優(yōu)化以降低成本。

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