稀土永磁同步电动机发展动向

王淦绪(天津安全电机有限公司)

    【摘  要】概述永磁同步电动机的发展动向及钕铁硼永磁在永磁同步电动机中的应用。通过永磁同步电动机与异步电动机的性能比较，指出用稀土永磁同步电动机取代异步电动机可达到高效节能的效果。

   【叙  词】同步电动机稀土电机异步电动机比较发展动向

 

1概述

 

    微型同步电动机有多种结构形式，电励磁式要消耗很大的激磁功率，还有电刷滑环装置，结构复杂，可靠性差，因此，现在已极少采用。早年出现的磁滞式和反应式同步电动机也有一些缺点，如容量较小，效率较低，功率因数较差，力能指标偏低。而永磁同步电动机具有突出的优点，如：

   

    a．省去了励磁绕组和附加的直流励磁电源，节省了电机的用铜量，减少了铜耗，从而使电机的体积缩小、重量减轻、效率提高、成本下降。

    b．无电刷和滑环装置，这不但减少了机械和电气损耗，而且还不产生电刷火花，对无线电没有干扰，电机的机械结构简单牢固、运行可靠、便于制造、维修方便。

    c．具有严格的转速同步性和宽调速性，对于要求多台电机同步运行的调速系统有突出的优点，而且变频电源可实现开环控制，调速控制方便，并在所有频率范围内均能稳定运行。

    d．效率和功率因数高。

 

    可见，永磁同步电动机是一种很有发展前途的高效节能产品。但是，这种电机在我国的生产产量却很少，供求差距很大，有的只得  靠进口，每年约需30万台以上，其原因是产品成本较高，制造厂盈利较少；市场售价较高，买主较少；起动能力差，要求起动性能高的场合难以采用。

 

    在积极有效地进行产品结构调整的过程中，应扩大高效节能产品的生产。随着高性能稀土永磁材料的出现，应推广比稀土钐钴永磁材料的磁性能更加优异，而价格却更便宜的第三代稀土钕铁硼磁钢在永磁电机中的应用，采取切实步骤把已往使用铁氧体、铝镍钴和稀土钐钴磁钢的永磁电机作一次更新换代，使钕铁硼新一代永磁同步电动机的技术经济指标得到更大的改善，进而扩大生产这种带方向性的高效节能的电机产品。

 

    与异步电动机相比，永磁同步电动机的缺点是价格较贵，起动能力较差。因此，永磁同步电动机一般都用在要求电机同步运行、变频无级调速、对起动性能要求不高的场合，如用于风机、水泵、纺织、化纤、数控机床和工业机器人等作恒速传动和自动控制系统中的驱动元件。当采用变频装置驱动时，用低频软起动可克服同步电动机的起动困难，因此，受到国际电机行业的普遍重视。

 

2永磁同步电动机发展动向

 

    美国、日本和德国是开发永磁同步电动机起步较早的国家。早在本世纪50年代，美国ge公司就研制了一批数百瓦的微型永磁同步电动机。那时，这种电机是在鼠笼转子中加装铁氧体永磁，但由于这种磁钢的磁能积和剩磁密度都很低，其功率因数虽然提高较多，但效率提高较少；西德西门子公司，经过10多年的研究，采用不同的结构型式和铁氧体永磁材料，开发了多种用途的永磁同步电动机。如用于化纤设备的容量为2.5kw、18 000r／min高速永磁同步电动机，用于变频器供电的 系列永磁同步电动机。

 

    1973年国际上出现了第一次能源危机，石油、燃料、电力不断涨价，能耗最严重的美国首当其冲。1975年7月联邦能源局fea委托公司对电动机的节能潜力和高效电动机的发展前景进行调查分析。1976年8月，该公司提交了一份题为《能量的效率与电动机》的报告，引起了美国工业部门的广泛重视。一时间，许多电机厂、研究所和大学相继开发了高效率异步电动机(效率比一般异步电动机约高4百分之)，并纷纷研制高效率、高功率因数的永磁同步电动机和“功率因数控制器”等各种节能装置。可见，永磁同步电动机是一种高效节能产品已成为人们的共识，并已引起世人的广泛关注。70年代后期，发展微型和小型永磁同步电动机已呈世界性趋势。

 

    60年代初期和70年代初期，第一代和第二代稀土钐钴永磁材料 相继问世，钐钴材料的优