永磁微特电机发展动向

王海黎(长沙铁道学院)

【摘  要】介绍国外近期研制的一种新型稀土感应电动机的结构特点，并指出国内外永磁微特电机的发展动向。

    【叙  词】永磁电机微电机结构动向

1概述

    高性能稀土磁铁问世已有10余年了，人们一直在研究取代采用旧式铁氧体磁铁和铝铁镍钴永磁合金的电动机。由于永磁微特电机具有效率高、结构简单、工作特性优良、易于控制和价格低廉等特点，已广泛用于家用电器、汽车、计算机外部设备、仪器仪表及数控机床等领域。特别是近年来稀土永磁成本的降低以及高性能永磁体的出现，永磁式微特电机越来越占有极其重要的地位。当前，全世界永磁式微特电机年产量在30亿台左右，其中日本的永磁式微特电机年产量就突破了20亿台，1993年产量达25亿台。

    近年来，随着家用电器、计算机外部设备、视听设备的发展，我国对永磁式微特电机的需求量也在急剧增加。

2一种新型的稀土磁铁感应电动

2．1结构

    日本在近期研制成功一种应用稀土磁铁的新型感应电动机，内装电磁减速齿轮，适合低速、高转矩的驱动。这种电动机适合于损耗小、功率高、连续运转的场合。

    图1为电动机的结构图，这种电动机在结构上的特征是，面向电枢一侧的气隙部分有薄薄的****磁铁。

2．2推力与转矩

    图1中的电机电枢1脚用图2表示。****磁铁的磁动势将磁场临界能转换成虚拟的电流i_m。

式中n——导体匝数／电枢脚数

    i_a——电枢电流瞬时值

    b_r——磁铁剩余磁通密度

    z——转子齿数

    l——气隙深度

    m——相数

    λ——转子齿的齿距

    n——电枢脚数／相

    同样，转矩丁可用下式表示：

式中r——转子半径

3永磁微特电机的国内外发展动向

    我国微特电机制造业始于50年代末期，主要是为满足军工配套需要而研制的。首先进行研制的是我国航空电子设备用的直流伺服电动机系列。发展至今，按照微特电机的原理与应用来分类，已有一般结构永磁直流电动机、永磁平滑电枢直流电动机、永磁直流力矩电动机、永磁直流无刷电动机、永磁步进电机、永磁同步电动机等，其中很多品种国内产量还很低，有的甚至还处于研制的阶段。比如交流永磁伺服电动机，目前以日本的发展最快，1990年交流伺服电动机已达60万台，且从总趋势来看是交流取代直流，发展我国的交流伺服电动机也势在必行。

    随着我国工业自动化程度的提高，稀土永磁在仪器仪表中的应用以及快淬钕铁硼永磁设备的研制、第四代钐铁氮氢稀土永磁材料的研制都会促进我国永磁微特电机的发展，“八五”期间我国对微特电机的需求量每年可达2～3亿台，其中70 ～80 是永磁微特电机。

    西方一些主要工业化国家往往将家庭拥有的微电机台数来衡量一个国家的工业及生活水平。美国平均每个家庭拥有量超过50台，日本家庭超过40台，而我国既使是城市，居民家庭的拥有量也并不多，工业自动化程度还很低。按世界贸易额统计，工业自动化微特电机占22 ，计算机外设、音响用微特电机占58 ，家用电器用微特电机占8 ，军用微特电机占12 9／6。

    我国的永磁微特电机事业与国外先进水平相比尚有一定的差距。但也说明，随着我国磁性材料工业的发展、工业自动化程度的提高，微特电机具有大量需求的潜力，市场极其广阔。