永磁同步電機(jī)之磁電機(jī)的主要特點(diǎn)和應(yīng)用

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

2 · l永磁同步發(fā)電機(jī)

永磁同步發(fā)電機(jī)不需要?jiǎng)?lì)磁繞組和直流勵(lì)磁電源，也就取消了容易出問題的集電環(huán)和電刷裝置，成為無刷電機(jī)，因此，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行更為可靠。采用稀土永磁后還可以增大氣隙磁密，并把電機(jī)轉(zhuǎn)速提高到最佳值。這些都可以縮小電機(jī)體積，減輕質(zhì)量，提高功率質(zhì)量比。目前，航天用高速稀土永磁同步發(fā)電機(jī)的功率質(zhì)量比可高達(dá)20kw / kg 。這特別適合于航空、航天（在現(xiàn)代高空、高速飛行中，每kg設(shè)備約需15一20kg的輔助質(zhì)量來支持）和其他要求高可靠性和高功率質(zhì)量比的場合。因而現(xiàn)代航空、航天用發(fā)電機(jī)幾乎全部采用稀土鉆永磁發(fā)電機(jī)。其典型產(chǎn)品為美國通用電氣公司制造的15okvA14極12000一Zl000r / min和lookvA60000r / min的稀土鉆水磁同步發(fā)電機(jī)。

稀土永磁發(fā)電機(jī)的另一重要應(yīng)用是用作大型汽輪發(fā)電機(jī)的副勵(lì)磁機(jī)。我國于80年代初期率先研制成功4 ?！?60kvA稀土永磁發(fā)電機(jī)，用以配備200 ? 600MW汽輪發(fā)電機(jī)后大大提高了電站運(yùn)行的可靠性，深受國內(nèi)外電力運(yùn)行部門的歡迎。以75kvA 、 3000r /min的稀土鉆水磁發(fā)電機(jī)為例，固有電壓調(diào)整率只有，78 %，空載線電壓波形正弦性畸變率只有。．7％。每kVA的用鉆量僅為相應(yīng)規(guī)格鋁鎳鉆永磁發(fā)電機(jī)的50 . 24％。在風(fēng)力發(fā)電、余熱發(fā)電、小型水力發(fā)電、小型內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組等場合也正在逐步推廣應(yīng)用永磁發(fā)電機(jī)。圖11為國產(chǎn)第一臺(tái)稀土永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖，轉(zhuǎn)速高達(dá)2 。 。 00r / min 。永磁發(fā)電機(jī)制成后難以調(diào)節(jié)磁場以控制其輸出電壓和功率因數(shù)，從而限制了它的應(yīng)用范圍。

2 · 2高效永磁同步電動(dòng)機(jī)

永磁同步電動(dòng)機(jī)與憾應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比，不需要無功勵(lì)磁電流，可以顯著提高功率因數(shù)（可達(dá)到1 、甚至容性），咸少了定子電流和定子電阻損耗，而且在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)沒有轉(zhuǎn)子電阻損耗，進(jìn)而可以因總損耗降低而減小風(fēng)扇（小容量電機(jī)甚至可以去掉風(fēng)扇）和相應(yīng)的風(fēng)摩損耗，從而使其效率比同規(guī)格感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可提高2 ? 8個(gè)百分點(diǎn)。而且，永磁同步電動(dòng)機(jī)在25％一120％額定負(fù)載范圍內(nèi)均可保待較高的效率和功率因數(shù)，使輕載運(yùn)行時(shí)節(jié)能效果更為顯著。這類電機(jī)一般都在轉(zhuǎn)子上設(shè)置起動(dòng)繞組具有在某一頻率和電壓「直接起動(dòng)的能力．又稱為異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)。由于鈔鐵硼永磁同步電動(dòng)機(jī)價(jià)格比同規(guī)格的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)貴1倍左右，應(yīng)用前需進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較分析．目前主要應(yīng)用于紡織化纖工業(yè)、陶瓷玻璃工業(yè)和年運(yùn)行時(shí)間長的風(fēng)機(jī)、水泵等。圖12為高效水磁同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。

我國許多高校和科研單位自1980年開始就紛紛進(jìn)行高效永磁同步電動(dòng)機(jī)的研制，取得了明顯的節(jié)能效果。特別是0 skw紡織專用水磁同步電動(dòng)機(jī)，效率高達(dá)91 %，功率因數(shù)高于。．95，節(jié)電率高達(dá)10％以上，已經(jīng)進(jìn)行批量生產(chǎn)并獲得用戶部門的一致好評(píng)。

此外，與電勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)相比，永磁同步電動(dòng)機(jī)省去了勵(lì)磁功率，提高了效率，簡化了結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了無刷化。特別是10 。一w電動(dòng)機(jī)，還可省去勵(lì)磁柜，急成本增加不多，成為高效水磁同步電動(dòng)嘰的又一重要應(yīng)用場合。我國已制成了110kw和250kw的永磁同步電動(dòng)機(jī)。以110kw8極電動(dòng)機(jī)為例，其效率高達(dá)95寫，功率因數(shù)為0．916，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為152，永磁體用量為0 15kg / kw 。與永磁發(fā)電機(jī)一樣，永磁同步電動(dòng)機(jī)制成后也難以調(diào)節(jié)磁場以控制其功率因數(shù)和無功功率，需要從其他方面采取措施