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稀土永磁电机的现状与发展趋势

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稀土永磁电机的现状与发展趋势

发布日期:2018-12-20 作者:承德盛乾特种电机制造有限公司 点击:

靠电流发生的电机磁场,功率低、牢靠性低、功率因数低。而稀土永磁电机发生的电机磁场,具有高效、高功率因数,高功率密度、体积小、分量轻,高灵敏度、反应快、动态功能好,高牢靠性、结构简略、运转牢靠,高适应性、形状和尺寸、灵活多样等长处。

稀土永磁电机.png

稀土永磁电机


稀土永磁电机与电力电子技能、现代操控技能等先进技能相结合,稀土永磁电机能够部分替代传统的电励磁电机,完成电励磁电机所难以到达的高功能。稀土永磁电机结构也不再局限于传统的径向磁通结构,呈现了无铁心、轴向磁通、横向磁通、直线、双定子、双转子等新式结构。


稀土永磁电机使用场合广泛计算机、工程配备、交通运输、风力发电、家用电器、医疗设备、航空、帆海、航天、武器等各个范畴,显现出了强大生命力。其发展方向是大功率化、高功能化和微型化。


永磁风力发电机长处:多极、低速、直驱,取消了齿轮传动环节,添加了体系的牢靠性和传动功率;无需励磁电源,损耗小,特别是在低负荷区功率高,合适风电特色;电能品质好,对电网无冲击,低电压穿越功能好。


永磁风力发电机缺陷:分量重、体积大;需全功率变流器;本钱较高。


目前,国产1.5~2.0MW风力发电机是国内市场的干流机型,并有少数出口。2.5MW和3.0MW已有小批量使用。3.6MW、5.0MW已有样机。6.0MW等更大容量的风力发电机正在研制。为了减轻质量和体积,呈现了双转子或双定子等新式结构。


稀土永磁电机的优势:稀土永磁电机较简单做到高功率,即到达IE2级的功率值;进一步优化设计,采用高功能硅钢片和先进工艺,在降低一个机座号或者缩短铁心的情况下,能够到达超高效,即IE3级的功率值;在不降低机座号或适当添加铁心的情况下,稀土永磁电机的部分规格有可能到达超超高效,即IE4级的功率值。


其间,中型异步起动高效永磁同步电动机主要用作驱动风机、压缩机、冷冻机和水泵。这类负载要求高功率、高功率因数和高过载才能,同时要求运转稳定牢靠。限制中型高效稀土永磁同步电动机研制的主要因素是工艺结构问题。


稀土永磁电机简单完成低速大转矩,能够省去变速箱,直接驱动负载,既进一步完成高效、节能,又简化了结构,降低了振动噪声。


其间,起重机用低速稀土永磁电机与传统起重机械比较具有以下长处:结构简略轻巧,将传统的电机、减速箱、传递组织、起重机卷筒于永磁电机一身;牢靠性高,削减维修与维护本钱;噪声小于60dB(A);自动化、智能化程度更高;归纳节电率可达30%,功率因数可达0.95以上。其特色是外转子永磁同步电动机结构紧凑、电机噪声小于60dB和转矩密度到达5.3N·m/kg。已开发样机功能:功率为13kW;转速为0~18r·min-1;功率为71%;额外转矩为6900N.m;最大转矩为9000N.m;单绳起吊吨位为4.5t;电机体积为0.1884m3。


超低速永磁力矩电动机的功能指标为额外功率2.8kW、额外转速5.83r/min、最低转速0.003r/min、额外转矩4586N.m、电机外径2m。它解决了限制薄环超低速大转矩稀土永磁电机的加工及工装工艺等要害技能问题,开发了4500N.m超低速永磁力矩电动机。


稀土永磁电机的发展趋势:


1、极点条件下使用的新式稀土永磁电机,其特色是超高速、超低速、超高精度、超超高效、超高功率密度、低噪声。主要使用于要求高功能而价格不是主要因素的场合,如航空航天、军工、及其它高科技范畴。


2、稀土永磁电机能够简化配备结构,使本钱得到补偿的直驱永磁电机,如电梯用曳引机、螺杆泵电机、起重机用电机、矿用低速永磁电机等。


3、研制新颖混合永磁电机,如永磁磁阻电机(永磁电机+同步磁阻电机)、混合励磁电机(永磁电机+电励磁电机)、开关磁链电机(永磁放定子上)、多相(6、9、12相)永磁电机(永磁电机+新式驱动器)、双转子、双定子永磁电机,但结构工艺杂乱,某些功能(如噪声)变坏。


4、稀土永磁电机在保证不失磁前提下采用等级低钕铁硼永磁,如用H或M档钕铁硼永磁,或用低重(镝、铽)钕铁硼永磁,但需改善冷却体系、降低温升。


5、采用低耗钢片——非晶合金。日本日立公司于2012年宣布开发出了11kW非晶合金铁氧体永磁电机,额外功率到达约93%,可用于工业设备。与原来的感应电机比较,完成了小型化和高功率。


6、稀土永磁电机在设计、制作方法上进行立异


1)运用多物理场耦合体系进行剖析和精确仿真。


电机内存在多种不同类型的多场耦合体系,涉及到电磁、机械、电子、流体、热学等多个学科。运用和发展多场耦合体系,弄清各种场的分布规则及其操控技能。在此基础上对各种参数进行归纳剖析比较和优化。


2)对电、磁、热、机、操控等多范畴进行集成优化设计。


3)完善工装模具和制作工艺。


4)立异冷却技能。


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