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稀土永磁电机全方面介绍

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稀土永磁电机全方面介绍

发布日期:2019-01-28 作者:承德盛乾特种电机制造有限公司 点击:

 电机是一种机械能、电能相互转化的机械。这个转化过程离不开电机的励磁结构。电机的励磁结构有两种:一种是电流励磁,即依托铜线圈绕组通过电流来励磁,相似电磁铁发作磁场,磁场的大小取决于绕组的匝数和励磁电流的大小。再一种就是永磁励磁,即通过永磁体供应磁场,磁场的大小取决于永磁体本身磁功用的凹凸和所用磁体的体积。  选用永磁励磁的电机就是永磁电机。电流励磁的很大束缚性就是线圈发热量大,电机温升高,需求较大的绕组空间,一起还存在较大的铜损等,使得电机的功率和比功率低。而永磁励磁,只要永磁体的磁功用高就不存在以上束缚,而且结构简略、维护便当,  特别对一些有特别要求 (超高转速、超高灵敏度)和特别环境 (防爆等)运用的电机,永磁 励磁 比电流励磁有杰出的利益f2  。因此,在励磁结构方面,随着永磁材料功用的不断前进,新式永磁材料的不断出现,永磁励磁结构将逐渐代替传统的电流线圈励磁结构。永磁电机的展开和永磁材料的展开息息相关,新式永磁材料的出现必将大力促进永磁电机的快速展开。  

稀土永磁电机.png

稀土永磁电机


国际上第一台电机就是永磁电机,所以运用永磁体来制造电机已有很悠长的前史。由于其时永磁材料的磁功用低,制成的电机非常粗笨,即被电励磁电机所代替。1940年代往后,具有较高剩磁的铝镍钴和具有较高矫顽力的铁氧体永磁材料相继出现,永磁电机又获得生机,在微特电机领城里占有重要位置。但铝镍钴永磁矫顽力较低、易退磁,铁氧体永磁的剩磁较低,运用规划遭到一定束缚。  

至六十年代后期第一代稀土永磁合金(SmCo5)和七十年代第二代稀土永磁合金(Sm2Co17)的出现,尽管质料钐与钴价格宝贵,但磁体磁功用好,使永磁电机有了较大的展开。八十年代钕铁硼稀土永磁面世,1983年被列为国际十大重要科技成果,举世瞩目。由于钕资源丰富,以廉价的铁代替宝贵的钴,价格相对低价,钕铁硼稀土永磁磁功用好,极大地推动了永磁 电机的开发。稀土永磁磁功用优异,兼有铝镍钴和铁氧体永磁的利益,具有很高的剩磁和矫顽力 ,以及很大的磁能积。稀土永磁的最大磁能积比铝镍钴的大 5~8倍;比铁氧体的大 1O~15倍;在相同的有用体积条件下,比电励磁的大 5~8倍,仅次于超导励磁。且退磁曲线几乎是一条直线,回复曲线与退磁曲线根本重合,抗退磁能力强,热稳定性好 (钐钴永磁),用于电机,可使电机体积缩小,重量减轻,输出功率大,功率明显前进,与电励磁电机比较,比功率 (单位重量电机输出功率)大 40%以上。稀土永磁连同功率电子器件和微型计算机巳被公认为促进电机展开的三大支柱。稀土永磁电机的展开与运用前景广阔,大有可为。  

承德盛乾特种电机制造有限公司在永磁电机产品结构方面,在曩昔一段时间里,铝镍钴和铁氧体永磁几乎各占一半商场。往后将遵循材料互代性和竞争性准则,钕铁硼则以优异的磁性得到迅速展开。铁氧体永磁则以廉价的优势占有低档电机的商场。铝镍钴运用商场将相对削减,最终大部分将被钕铁硼所代替。但由于铝镍钴温度稳定性高,在高精度测速电机等信号类微电机中依然会 占有一席之地 。

稀土永磁电机的展开趋势  

我国稀土资源丰富,稀土矿的储藏量居国际首位。稀土永磁材料和稀土永磁电机的科研水平都达到了国际先进水平,充分发挥我国稀土资源丰富的优势,大力研讨和推广运用以稀土永磁电机为代表的各种永磁电机,对加快完成我国全面进入小康社会具有重要的意义。  

稀土永磁电机正向大功率化(高转速、高转矩)、高功用化和微型化方向展开,不断扩展新的电机品种和运用领域,运用前景非常达观。为了满足需求,稀土永磁电机的规划和制造工艺尚需不断地进行创新,电磁结构将更为复杂,计算结构将更为精确,制造工艺更为先进适用。这些复杂问题需求运用多学科理论和系统工程进行优化规划,前进性价比,促进电机等学科和工作进一步展开。

稀土永磁电机的优势  

稀土永磁电机是在 Y 系列电机的基础上,将电机转子嵌人稀土永磁材料而成 ,与一般电机比较,具有以下利益 :  (1)体积小,重量轻,耗材少。由于稀土永磁材料的高磁能积和高矫顽力,完成了电机磁路系统的小型化、轻量化; 表 1 为天津安全电机公司生产的两种技术方针相同但所用永磁材料不同的直流电机体积与重量参数的比较。可以看出钕铁硼永磁电机与铝镍钴永磁电机比较,电机的体积和重量大大减小和下降。  

在相同功率下,ZYN40型稀土永磁直流电动机与铝镍钴电机比较,缩小一个机座号,重量和体积分别为铝镍钴电机的 70%和 68%;与铁氧体电机比较,缩小两个机座号,重量和体积分别为铁氧体电机的 4O%和 36  :与 SZ系列电励磁电机比较,缩小两个机座号,重量和体积为电励磁电机的40%      

 (2)功率高。一是由于磁路系统的小型化,绕组亦趋小,从而削减了电机的铜损和铁损,功率前进;二是在转子上嵌人稀土永磁材料后,在正常作业时转子与定子磁场同步工作,转子绕组无感生电流,不存在转子电阻和磁滞损耗;三是定子电流中无励磁电流重量,功率因数高,定子电流小,定子侧铜损下降,前进了电机功率。有人曾分析过 】,一台 20000r/min以上的高速有刷电动机,输出功率 316W,功率 69%,即损耗为 31%。其间,励磁铜损 6%,励磁铁损 3%,电枢铜损 3%,电刷损耗8%,电枢铁损 8%,机械损耗 2%,杂散损耗 1%。稀土永磁电机的优势  许多运用的感应电动机,如冰箱压缩机、空调、洗衣机、电扇等用的电动机,若输出功率 l 18.4W,功率 83%,其损耗 17%,包含初级绕组铜损 6%,铁损 7%,次级铜损和杂散损耗共占4%:当输出功率为 420W、功率 85%时,损耗 15%,它包含初级绕组铜损 6%,铁损 4%,次级铜损和杂散损耗 5%。  假设运用永磁体发作磁场(作转子),不运用电刷整流子,构成永磁电动机(无刷电动机),损耗就只有 电枢绕组的铜损、电枢铁心的铁损和机械损耗。因此 ,有刷电动机特有的电刷损耗、有刷电动机和感应电动机中由初级电流励磁引起的次级铜损都可以消除,从而会大大前进电动机的功率。  

(3)功率因数高。在稀土永磁电机转子中无感应电流励磁,定子绕组出现阻性负载,电机的功率因数近于 1;减小了定子电流,进一步前进了电机的功率。一起功率因数的前进,前进了电网的品质因数,削减了输变电线路的损耗,输变电容量也可下降,节省电网出资。  

(4)起动力矩大。在需求大发动转矩的设备(如油田抽油机电机)中,可以用较小容量的稀土永磁电机代替较大容量的Y系列电机,如用 37kW 永磁电机代替 45~55kW 的Y系列电机,较好地处理了“大马拉小车”的现象,节省了设备的投入费用,前进了系统的工作效能。  

(5)力能方针好。异步电动机在低负载率 (即不在额定点工作)的情况下,功率和功率因数下降严峻。Y系列电机在 60%的负荷下作业时,功率下降15%,功率因数下降30%,力能方针下降4o%。而永磁电机的功率和功率因数下降甚微,当电机只有20%负荷时,其力能方针仍为满负荷的 80%以上。永磁电动机的功率在较大的负载改动规划平坦改动坚持高功率,节能作用杰出。尤其对油田抽油机类发动负载大、工作负载小的电机,节能作用更好。  

(6)温升低。转子绕组中不存在铜损,定子绕组中几乎不存在无功电流,这样电机温升低。电励磁电机由绕组供应励磁电流,因遭到励磁线圈温升的束缚,励磁绕组占有空间较大,而高功用的稀土永磁体励磁可以缩小励磁空间和供应较高的气隙均匀磁密,因此在相同的体积情况下可以前进电机的出力 J。  

(7)可大气隙化,便于构成新式磁路。  

(8)电枢反响小,抗过载能力强。

稀土永磁电机的运用  

由于稀土永磁电机上述优越性,其运用越来越广泛,首要运用领域有如下方面: 

 1、稀土永磁高效节能电机  

承德盛乾特种电机制造有限公司着眼于稀土永磁电机的高效节能。以耗电大户为首要运用方针,如纺织和化纤工作用的稀土永磁同步电动机,油田、煤矿用的各种采掘、运送机械用的稀土永磁同步电动机,各种水泵和风机驱动用稀土永磁同步电动机等。  

2、车用各类稀土永磁电动机  

各类车用 (轿车、摩托车、火车)稀土永磁电动机,是稀土永磁电机的最大商场。据国外统计,大约有 70%的永磁体用在轿车上。一辆豪华的小轿车,各种不同用处的电机已达 70余台之多。由于各种轿车电机要求不同,所挑选的永磁材料也不一样。空调器、电扇、电动窗等所用电机磁体,从价格视点考虑,将来仍将以铁氧体占优势。焚烧线圈、传动装置、传感器等依然选用 Sm-Co系烧结磁体,但从价格考虑将向钕铁硼烧结永磁展开。 

 除上述轿车部件外,还不能疏忽的是作为地球环境维护型的电动轿车 (EV)和混合动力轿车(HEV)。它们驱动及发电用的无刷同步马达多用高耐热性、高磁功用烧结钕铁硼永磁体。  

3、稀土永磁电机交流伺服系统  

该系统是一种集电子、机械于一体的机电一体化高功用调速系统。系统的主体是一台自控式稀土永磁同步电动机。这种系统用于数控机床,展开柔性制造技术;也用于电动轿车,代替传统的热动力轿车,车辆无排放 。这是一项极有展开前途的高技术工业。  

4、新式家用电器用稀土永磁电动机  

承德盛乾特种电机制造有限公司这个领域首要 是为新式空调器和冰箱配套的小功率稀土永磁同步电动机变频调速系统,用于各种小型无线电动工具的稀土永磁微型直流电动机,各种不同功率的仪器仪表用稀土永磁无刷直流电动机。这类电机的需求量也很大。  5、在航空航天 中的运用  

稀土永磁体的优越性使其非常适合在航空航天电机中运用。尽管稀土永磁电机在航空中的某些运用 尚有一些 问题有待处理 (如发电机调压及短路维护等),可是国内外专家共同认为,稀土永磁电机将是新一代航空电机的重要展开方向。  

6、医用精密稀土永磁无刷直流电动机  

承德盛乾特种电机制造有限公司作为医用器械的动力,目前都是用单相交流整流子电动机。这种高速旋转的整流子电机不只故障率高,且寿命短、噪声大、无法作消毒处理。用电子换向无刷直流永磁电机代替势在必行,这将有用地前进作业可靠性,下降噪声,延伸寿命,是开发新一代医用器械的关键。如高速微型医科磨钻机,用于口腔医治、五官科和骨科手术。


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